Догляд та форматування акумуляторів

У багатьох відношеннях батарейка поводиться як людина. Вона відчуває прояв доброти та виконує надану турботу. Ніби батарейка має почуття та віддячує за проявлену доброту. Але є винятки, як знає будь-який батько, який виховує дітей; і проявлена ​​щедрість не завжди може принести очікувану віддачу.

Щоб стати хорошим доглядачем, ви повинні розуміти основні потреби акумулятора, предмет, який не викладають у школі. У цьому розділі розповідається, що робити, коли акумулятор новий, як правильно «живити» його та що робити, коли акумулятор на деякий час відкладати. Також розглядаються обмеження під час подорожей з акумуляторами повітрям та утилізація після закінчення терміну служби.

Так само, як тривалість життя людини не може бути передбачувана при народженні, ми також не можемо датувати стан акумулятора. Неправильне заряджання, сильні розрядні навантаження та вплив тепла – найгірші вороги акумулятора. Хоча існують способи захистити акумулятор, ідеальної ситуації не завжди можна досягти. Тут обговорюється, як отримати максимальну віддачу від наших акумуляторів.

Зарядні пристрої Victron Energy

Високоякісні зарядні пристрої для довговічної служби та надійності роботи

Зарядний пристрій Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)

 Ідеально підходить для використання в майстернях, а також для заряджання акумуляторів автомобілів, мотоциклів, човнів та кемперів.

Купити

Зарядний пристрій Blue Smart IP65 Charger 12/15

Завдяки класу захисту IP65, пристрій стійкий до пилу та води, що робить його ідеальним для використання в суворих умовах.

Купити

Зарядний пристрій Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V

Оснащений Bluetooth-інтерфейсом для простого налаштування й моніторингу через додаток VictronConnect. Висока ефективність та надійність роблять його ідеальним рішенням для комерційних, промислових та морських застосувань.

Купити

Подивитися більше

Заправка нового акумулятора

Не всі акумуляторні батареї забезпечують номінальну ємність у новому стані, і вони потребують форматування. Хоча це стосується більшості акумуляторних систем, виробники літій-іонних батарей з цим не погоджуються. Вони стверджують, що літій-іонні батареї готові до використання з самого початку і не потребують заряджання. Хоча це може бути правдою, користувачі повідомляли про деяке збільшення ємності шляхом циклічної розрядки/зарядки після тривалого зберігання.

«Яка різниця між форматуванням та праймінгом?» — запитують люди. Обидва варіанти стосуються ємності, яка не оптимізована та може бути покращена за допомогою циклічного розряду/заряду. Форматування завершує процес виготовлення, який відбувається природним чином під час використання, коли акумулятор циклічно розряджається/заряджається. Типовим прикладом є свинцево-нікелеві акумулятори, які покращуються з використанням до повного форматування. Праймінго , з іншого боку, — це цикл кондиціонування, який застосовується як послуга для покращення продуктивності акумулятора під час використання або після тривалого зберігання. Праймінго стосується головним чином нікелевих акумуляторів.

Свинцево-кислотний акумулятор

Форматування свинцево-кислотного акумулятора відбувається шляхом заряджання, розряджання та перезаряджання. Це робиться на заводі та виконується в польових умовах як частина регулярного використання. Експерти радять не навантажувати новий акумулятор, спочатку сильно розряджаючи його, а поступово розряджати його помірними розрядами, як спортсмен тренується для підняття важких предметів або бігу на довгі дистанції. Однак це може бути неможливо зі стартовим акумулятором у транспортному засобі та для інших цілей. Свинцево-кислотний акумулятор зазвичай досягає повної ємності після 50-100 циклів. На рисунку 1 показано термін служби свинцево-кислотного акумулятора.

Рисунок 1: Термін служби свинцево-кислотних акумуляторів

Новий свинцево-кислотний акумулятор може бути не повністю відформатований і досягає повної продуктивності лише після 50 або більше циклів. Форматування відбувається під час використання; навмисне циклічне форматування не рекомендується, оскільки це призведе до непотрібного зношування акумулятора.

Свинцево-кислотні акумулятори AGM/GEL

Надійні свинцево-кислотні акумулятори для максимальної ефективності роботи

Акумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

 Є ідеальним вибором для застосувань, що вимагають надійного, довговічного і глибоко розрядного джерела живлення

Купити

Акумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Завдяки технологіям електрохімії, цей акумулятор витримує до 300 циклів розряду до 100%, що робить його відмінним для автономних електричних систем

Купити

AGM акумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Аг)

 AGM VRLA батарея з високим струмом розряду, спеціально розроблена для критичних навантажень у системах ДБЖ, телекомунікаціях та енергетиці.

Купити

Подивитися більше

Нові акумулятори з глибоким циклом розрядки/розрядки мають приблизно 85 відсотків ємності, а після повного форматування зростає до 100 відсотків, або майже до повної ємності. При тестуванні за допомогою аналізатора акумуляторів спостерігаються виняткові значення, які сягають 65 відсотків. Виникає питання: «Чи відновляться ці низькопродуктивні акумулятори та чи зможуть вони конкурувати зі своїми сильнішими побратимами після форматування?» Досвідчений експерт з акумуляторів сказав, що «ці акумулятори дещо покращаться, але вони першими виходять з ладу».

Функція стартерного акумулятора полягає в забезпеченні високого струму навантаження для запуску двигуна, і ця властивість присутня з самого початку без необхідності форматування та заправки. На подив багатьох автомобілістів, ємність стартерного акумулятора може знизитися до 30 відсотків, і двигун все одно запускатиметься; однак подальше падіння може призвести до того, що водій одного ранку залишиться в скрутному становищі. 

Нікелеві акумулятори

Виробники радять проводити повільну зарядку нікелевих акумуляторів протягом 16–24 годин, коли вони нові, та після тривалого зберігання. Це дозволяє елементам адаптуватися один до одного та досягти однакового рівня заряду. Повільна зарядка також допомагає перерозподілити електроліт, щоб усунути сухі плями на сепараторі, які могли утворитися під дією сили тяжіння.

Акумулятори NiCd

Надійні нікель-кадмієві акумулятори для резервного живлення та побудови великих енергетичних систем

EBH10 / KHP10 1,2В 10Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Надійна робота при високих розрядних струмах. Стійкість до перезаряду, глибокого розряду та ударів

Купити

SEBM20 / KMP20 1,2В 20Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Герметичний корпус з клапаном — обслуговування 1 раз на 3–5 років. Надійна конструкція з довговічністю до 20+ років

Купити

EBM700 / KMP700 1,2В 700Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Серія акумуляторів EBM/KMP оптимізована роботу при розрядах від 30 хвилин до 2 годин, але може виконувати задачі при більш тривалих розрядах

Купити

Подивитися більше

Нікелеві акумулятори не завжди повністю відформатовані після виходу з заводу. Процес форматування завершується кількома циклами заряджання/розряджання за звичайного використання або за допомогою аналізатора акумуляторів. Кількість циклів, необхідних для досягнення повної ємності, відрізняється залежно від виробника. Якісні акумулятори працюють відповідно до специфікацій після 5–7 циклів, тоді як дешевшим альтернативам може знадобитися 50 або більше циклів для досягнення прийнятного рівня ємності.

Відсутність форматування створює проблему, коли користувач очікує, що новий акумулятор працюватиме на повну потужність одразу після розпакування. Організації, які використовують акумулятори для критично важливих застосувань, повинні перевіряти їхню продуктивність за допомогою циклу розряду/заряду в рамках контролю якості. Програма «основних» автоматизованих аналізаторів акумуляторів (Cadex) застосовує стільки циклів, скільки необхідно для досягнення повної ємності.

Циклічне розряджання/заряджання також відновлює втрачену ємність, якщо нікелевий акумулятор зберігався протягом кількох місяців. Час зберігання, стан заряду та температура, за якої зберігається акумулятор, визначають легкість відновлення. Чим довше зберігання та чим вища температура, тим більше циклів потрібно для відновлення повної ємності. Аналізатори акумуляторів допомагають у функціях праймінгу та гарантують, що бажана ємність досягнута.

Літій-іонні акумулятори

Деякі користувачі акумуляторів наполягають на тому, що після зберігання на катоді літій-іонного елемента утворюється пасиваційний шар . Цей шар, також відомий як міжфазна захисна плівка (IPF), нібито обмежує потік іонів, спричиняє збільшення внутрішнього опору та, в гіршому випадку, призводить до літієвого покриття. Відомо, що заряджання, а ефективніше циклічне заряджання, розчиняє цей шар, і деякі користувачі акумуляторів стверджують, що після другого чи третього циклу заряджання/розрядки смартфона вони отримали додатковий час роботи, хоча й незначний.

Акумулятори LiFePO4

Надійні літій-залізо-фосфатні акумулятори для сонячних та резервних систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Аг)

Компактний акумулятор із вбудованим BMS для безпечної роботи у сонячних та резервних системах.

Купити

 LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Сучасна літій-залізо-фосфатна батарея (LiFePO4) з вбудованим BMS і захистом від перевантаження

Купити

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah 

 Високоякісне джерело енергії з довгим терміном служби, високою безпекою та сумісністю з екосистемою Victron Energy

Купити

Подивитися більше

Вчені не до кінця розуміють природу цього шару, і нечисленні опубліковані ресурси на цю тему лише припускають, що відновлення продуктивності за допомогою циклічного розряджання/заряджання пов'язане з видаленням шару пасивації. Деякі вчені прямо заперечують існування IPF, стверджуючи, що ця ідея є дуже спекулятивною та несумісною з існуючими дослідженнями. Яким би не був результат пасивації літій-іонних акумуляторів, немає паралелі з ефектом « пам'яті » з нікель-кадмієвими акумуляторами, які потребують періодичного циклічного розряджання/заряджання для запобігання втраті ємності. Симптоми можуть здаватися схожими, але механіка відрізняється. Цей ефект також не можна порівнювати з сульфатацією свинцево-кислотних акумуляторів.

Добре відомий шар, який утворюється на аноді – це твердий електролітний інтерфейс (SEI). SEI є електричною ізоляцією, але має достатню іонну провідність, щоб забезпечити нормальне функціонування акумулятора. Хоча шар SEI знижує ємність, він також захищає акумулятор. Без SEI літій-іонний акумулятор може не мати такого довговічного терміну служби. 

Шар SEI формується як частина процесу формування, і виробники дуже ретельно стежать за тим, щоб зробити це правильно, оскільки пакетна робота може призвести до постійної втрати ємності та збільшення внутрішнього опору. Процес включає кілька циклів, підтримуючі заряди за підвищених температур та періоди спокою, які можуть тривати багато тижнів. Цей період формування також забезпечує контроль якості та допомагає у підборі елементів, а також спостерігає за саморозрядом шляхом вимірювання напруги елемента після спокою. Високий саморозряд вказує на домішки як частину потенційного виробничого дефекту.

Окислення електроліту (ЕО) також відбувається на катоді. Це призводить до постійної втрати ємності та збільшує внутрішній опір. Не існує засобу для видалення шару після формування, але добавки до електроліту зменшують вплив. Підтримка літій-іонного акумулятора при напрузі вище 4,10 В/елемент при підвищеній температурі сприяє окисленню електроліту. Польові спостереження показують, що поєднання тепла та високої напруги може навантажувати літій-іонний акумулятор більше, ніж жорстке циклічне заряджання та розряджання.

Літій-іонний акумулятор — це дуже чиста система, яка не потребує додаткового заряджання після виходу з заводу, а також не вимагає такого рівня обслуговування, як нікелеві акумулятори. Додаткове форматування мало що змінює, оскільки максимальна ємність доступна з самого початку (винятком може бути невелике збільшення ємності після тривалого зберігання). Повний розряд не покращує ємність після того, як акумулятор розрядився — низька ємність сигналізує про кінець терміну служби. Розряд/заряд може калібрувати «розумний» акумулятор, але це мало покращує хімічний акумулятор. Інструкції, що рекомендують заряджати новий літій-іонний акумулятор протягом 8 годин, списуються як «стара школа», пережиток зі старих часів нікелевих акумуляторів.

Неперезаряджувані літієві батареї

Первинні літієві батареї, такі як літій-тіонілхлоридні (LTC), отримують вигоду від пасивації під час зберігання. Пасивація – це тонкий шар, який утворюється в результаті реакції між електролітом, літієвим анодом та вуглецевим катодом. (Зауважте, що анод первинної літієвої батареї – літій, а катод – графітовий, що є протилежністю літій-іонної.)

Без цього шару більшість літієвих акумуляторів не змогли б функціонувати, оскільки літій спричинив би швидкий саморозряд і швидко руйнував би акумулятор. Фахівці з акумуляторів навіть стверджують, що акумулятор вибухнув би без утворення шарів хлориду літію, і що шар пасивації відповідає за існування акумулятора та його здатність зберігатися протягом 10 років.

Температура та стан заряду сприяють утворенню пасиваційного шару. Повністю заряджений LTC важче депасивувати після тривалого зберігання, ніж той, що зберігався з низьким зарядом. Хоча LTC слід зберігати при низьких температурах, депасивація краще працює в теплому стані, оскільки підвищена теплопровідність та рухливість іонів допомагають у цьому процесі.

Шар пасивації викликає затримку напруги під час першого подачі навантаження на акумулятор, а на рисунку 2 показано падіння та відновлення для акумуляторів, на які впливають різні рівні пасивації. Акумулятор A демонструє мінімальне падіння напруги, тоді як акумулятор C потребує часу для відновлення.

Рисунок 2: Поведінка напруги під час подачі навантаження на пасивований акумулятор 
Акумулятор A має легку пасивацію, B відновлюється довше, а C страждає найбільше.

У пристроях, що споживають дуже малий струм, таких як датчики дорожнього збору або обліку, може утворюватися шар пасивації, який може призвести до несправності, а тепло сприяє такому зростанню. Цю проблему часто можна вирішити, додавши великий конденсатор паралельно до акумулятора. Акумулятор, який розвинув високий внутрішній опір, все ще здатний заряджати конденсатор, щоб видавати періодичні високі імпульси; час очікування між цими періодами присвячений перезарядці конденсатора.

Щоб запобігти сульфатації під час зберігання, деякі літієві акумулятори постачаються з резистором 36 кОм, який служить паразитним навантаженням. Стабільно низький струм розряду запобігає надмірному товщенню шару, але це скорочує термін зберігання. Після 2 років зберігання з резистором 36 кОм акумулятори, як кажуть, все ще мають 90 відсотків ємності. Іншим засобом є підключення пристрою, який подає періодичні імпульси розряду під час зберігання.

Не всі первинні літієві акумулятори відновлюються після встановлення в пристрій та при застосуванні навантаження. Струм може бути занадто низьким для зворотної пасивації. Також можливо, що обладнання відхиляє пасивований акумулятор як такий, що має низький рівень заряду або є дефектним. Багато з цих акумуляторів можна підготувати за допомогою аналізатора акумуляторів (Cadex), застосувавши контрольоване навантаження. Потім аналізатор перевіряє правильність роботи перед використанням акумулятора в польових умовах.

Батарейні монітори

Відстежуй основні показники акумуляторів та будь у курсі стану твого акб

Батарейний монітор Victron BMV-700

Монітор підходить для AGM, GEL, а також літієвих батарей LiFePO4, і вимірює напругу, струм, спожиту ємність, час до розрядження, а також може опціонально відображати температуру батареї.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A

Це інтелектуальний шунт з функціями повноцінного батарейного монітору, який підключається до вашого смартфона або GX-пристрою через вбудований Bluetooth або VE.Direct порт.

Купити

Батарейний монітор Victron SmartShunt 500A IP65

Вдосконалена версія популярного SmartShunt, розроблена для використання у вологих, пилових або морських умовах, з повним захистом корпусу за стандартом IP65

Купити

Подивитися більше

Необхідний струм розряду для депасивації становить від 1C до 3C (від 1 до 3 разів більше номінальної ємності). Напруга елемента повинна відновитися до 3,2 В після подачі навантаження; час роботи зазвичай становить 20 секунд. Процес можна повторити, але він не повинен тривати довше 5 хвилин. При навантаженні 1C напруга правильно функціонуючого елемента повинна залишатися вище 3,0 В. Падіння нижче 2,7 В означає кінець терміну служби.

Ці літій-металеві акумулятори мають високий вміст літію та повинні відповідати суворішим вимогам до транспортування, ніж літій-іонні акумулятори з такою ж ємністю (Аг). Через високу питому енергію, з цими елементами слід поводитися особливо обережно.