Почему старый литий-ионный аккумулятор долго заряжается

Пользователи аккумуляторов часто спрашивают: «Почему старый литий-ионный аккумулятор так долго заряжается?» Действительно, когда литий-ионный аккумулятор стареет, он медленнее принимает заряд, даже если его остаточная емкость значительно меньше. Это явление часто называют «синдромом старика». На рисунке 1 показано время зарядки нового аккумулятора со 100% емкостью и старого с 82%. Оба заряжаются примерно 150 минут, но результат разный.

Рисунок 1: Зарядка нового и старого литий-ионных аккумуляторов

Сравнение нового и старого аккумулятора

Оба аккумулятора заряжаются примерно 150 минут. Новый аккумулятор заряжается до 1400 мАч (100%), в то время как старый — только до 1150 мАч (82%).

Аккумуляторы LiFePO4

Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)

Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.

Купить

 LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки

Купить

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah 

Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy

Купить

Посмотреть больше

Во время зарядки литий-ионного аккумулятора напряжение резко возрастает, подобно поднятию груза на резинке. Новый аккумулятор, как показано на рисунке 2, является более «голодным» и может принять больше «пищи», прежде чем достичь предела напряжения 4,20 В/элемент, по сравнению со старым литий-ионным аккумулятором, который достигает предела V на этапе 1 всего примерно через 60 минут. С точки зрения аналогии с резинкой, новый аккумулятор имеет меньшее провисание, чем старый аккумулятор, и может дольше принимать заряд, прежде чем достигнет насыщения.

Рисунок 2: Наблюдение за временем зарядки нового и старого литий-ионного аккумулятора на этапе 1

Напряжение и время зарядки

Новый литий-ионный аккумулятор полностью заряжается за 90 минут, тогда как старый элемент достигает 4,20 В/элемент за 60 минут.

Зарядные устройства Victron Energy

Высококачественные зарядные устройства для долговечной службы и надежной работы

Зарядное устройство Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

Идеально подходит для использования в мастерских, а также для зарядки аккумуляторов автомобилей, мотоциклов, лодок и кемперов.

Купить

Зарядное устройство Blue Smart IP65 Charger 12/15

Благодаря классу защиты IP65, устройство устойчиво к пыли и воде, что делает его идеальным для использования в жестких условиях.

Купить

Зарядное устройство Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащено Bluetooth-интерфейсом для простого настройки и мониторинга через приложение VictronConnect. Высокая эффективность и надежность делают его идеальным решением для коммерческих, промышленных и морских применений.

Купить

Посмотреть больше

На рисунке 3 показано различное время насыщения на втором этапе, когда ток падает от полностью регулируемого тока примерно до 0,05C, что приводит к переходу в режим готовности. Задержка на хорошем аккумуляторе коротка, а на старом — длительна. Это объясняет более долгое время зарядки старого литий-ионного аккумулятора с меньшей емкостью. Аналогия: молодой спортсмен бежит спринт с небольшим замедлением или без него ближе к концу, в то время как старик задыхается и начинает идти, удлиняя время достижения цели.

Рисунок 3: Наблюдение за временем насыщения новых и старых литий-ионных аккумуляторов на этапе 2 перед переключением в режим готовности

Основные показатели состояния аккумулятора

Новый элемент остается полностью заряженным дольше, чем старый, и имеет более короткий токовый след.

Распространенным эффектом старения литий-ионных аккумуляторов является потеря способности к переносу заряда. Это вызвано образованием пассивных материалов на электродах, которые препятствуют потоку свободных электронов. Это уменьшает пористость электродов, уменьшает площадь поверхности, снижает ионную проводимость и повышает сопротивление миграции. Явление старения является постоянным и необратимым.

Состояние аккумулятора зависит от этих трех фундаментальных характеристик:

• Емкость, способность накапливать энергию. Емкость является главным показателем состояния аккумулятора.
• Внутреннее сопротивление, способность подавать ток
• Саморазряд, индикатор механической целостности

Сигнатура заряда раскрывает ценные показатели состояния литий-ионного аккумулятора. Хороший аккумулятор поглощает большую часть заряда на этапе 1, прежде чем достичь 4,20 В/элемент, а время разряда на этапе 2 короткое. «Отсутствие голода» у литий-ионного аккумулятора можно объяснить частичным зарядом; чрезвычайно долгое время разряда связано с аккумулятором с низкой емкостью, высоким внутренним сопротивлением и/или повышенным саморазрядом.

Можно разработать алгоритмы, которые сравнивают Этап 1 и Этап 2 на основе емкости и состояния заряда. Аномалии, такие как низкая емкость и повышенный саморазряд, можно выявить, установив пороги приемлемости. Cadex разрабатывает зарядные устройства с алгоритмами, которые будут обеспечивать диагностические функции. Такой прогресс позволит единому зарядному устройству стать наблюдательным устройством для обеспечения контроля качества аккумуляторов без дополнительной логистики.