Портиться аккумулятор от мороза

Источник

Зимой АКБ разряжается быстрее? Проверили — это миф!

Считается, что на морозе аккумуляторная батарея быстрее теряет заряд. Но как же так, ведь любой школьник знает, что на холоде химические реакции замедляются? Поэтому любой учебник по электрооборудованию автомобиля рекомендует хранить заряженную батарею, снятую с машины, только в холодном помещении, а вовсе не в теплом. Другое дело, что упомянутое замедление химических реакций сказывается и на параметрах АКБ: возрастает ее внутреннее сопротивление, а потому емкость полностью заряженной батареи при охлаждении уменьшается. Мы решили проверить, насколько именно. И зависит ли снижение емкости от конструкции батареи?

Генетика

Для эксперимента мы приобрели три батареи одного производителя с одинаковыми габаритами и заявленными ампер-часами, но произведенные по разным технологиям. Внимание сосредоточили только на различиях между «обычными» батареями с жидким электролитом и АКБ с абсорбирующим стекловолокном (AGM), а также улучшенными батареями с жидким электролитом EFB, отличающимися от «обычных» несколько измененной конструкцией сепаратора.

Для опытов выбрали АКБ марки Topla. Габариты всех трех батарей — 242×175×190 мм, емкость — 60 А·ч, исполнение — европейское. Цены — от 5700 до 11 300 рублей.

НАШ СЛОВАРИК

AGM — Absorbent Glass Mat — абсорбиру­ющее стекловолокно.

EFB — Enhanced Flooded Battery — улучшенная батарея с жидким электролитом.

По сложившейся традиции слово «емкость» применительно к батареям означает совсем не то, что в радиотехнике и физике. Емкость АКБ — это количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдает полностью заряженная батарея при непрерывном разряде постоянной силой тока до конечного напряжения в 10,5 В. Поэтому правильнее было бы использовать термин «заряд» — произведение тока на время. Однако традиции сильны, даже ошибочные. Впрочем, вместе с ампер-часами производители часто указывают и величину так называемой резервной емкости. Она показывает, сколько минут протянет автомобиль с неисправным генератором при токе потребления в 25 А. Но и эта величина очень условная.

Методика испытаний

Для оценки влияния температуры на емкость батареи мы провели два этапа испытаний — при комнатной температуре +25˚ С и в морозильной камере при —29˚ С. На каждом этапе батареи предварительно заряжали, после чего нагружали эталонными балластными резисторами, задающими ток нагрузки сначала 25 А, а затем, после очередной зарядки, уже 60 А. В первом случае мы оценивали резервную емкость, характеризующую режим работы на автомобиле с неисправным генератором при работающих фарах и бензонасосе, вентиляторах и стеклоочистителях. На втором этапе мы имитировали максимальную нагрузку, при которой водитель включил почти все мыслимые потребители: «музыку», обогревы стекол и сидений, противотуманки и т. п.

После каждого испытания АКБ заряжали. Критическая отметка напряжения, соответствующая полному разряду батареи, составила на каждом этапе 10,5 В. Перед «холодными» испытаниями батареи выдерживали в морозильной камере в течение 30 часов.

НАШИ СОВЕТЫ

1. Если на сильном морозе у вас вдруг откажет генератор, помните: запас хода гораздо меньше того, что был бы в аналогичной ситуации летом. Надписи на этикетках, обещающие 100 и более минут беспроблемной езды, зимой превращаются в жалкие 29 минут для обычной батареи с жидким электролитом и в 55 минут для батареи AGM.

2. Если поездка с неисправным генератором жизненно необходима, постарайтесь максимально снизить потребляемый ток. В противном случае до пункта назначения можно не доехать. Перед поездкой батарею желательно согреть — ее емкость ­возрастет.

3. Помните, что дорогие батареи AGM на морозе сохраняют заряд лучше других. При этом они не боятся ­глубоких разрядов.

Что получилось

Испытания показали, насколько сильно меняется емкость батарей всех типов на морозе. Резервная емкость оказалась даже чуть выше заявленной, однако при охлаждении до — 29˚ С она снизилась в два-три раза! А когда сравнили поведение АКБ при повышении разрядного тока до 60 А, разница стала еще заметнее.

Однако, никакого отношения к повышенному саморазряду это не имеет. Виновата возросшая вязкость электролита, замедляющая скорость поступления кислоты в поры активной массы пластин. Фактически батарея на морозе ведет себя подобно бокалу с кубиком льда. Энергия — вот она, в целости и сохранности, однако выпить содержимое бокала не удастся: жди, пока растает. Так и здесь: батарея не теряет на морозе свой заряд, но затрудняется выдать его в нужном количестве. После нагрева батареи она вновь обретает заявленные способности.

Любопытно, что АКБ, сделанные по более современным технологиям, все-таки показали лучшие результаты, чем обычная батарея. Батарея AGM на морозе почти вдвое превысила резервную емкость простой АКБ при любых нагрузках. Что касается батареи EFB, то она также выдала чуть лучшие результаты, чем обычная, превысив их примерно на треть. Тот случай, когда цена АКБ оказалась пропорциональна полученным результатам!

Исчезает ли емкость? Наши выводы

Емкость никуда не исчезает. Если холодную батарею поместить в теплое помещение, то её параметры вернутся к исходным. Этим простейшим приемом пользуются автовладельцы, не сумевшие пустить замерзший автомобиль. Батарею несут домой, ставят на какое-то время в теплую воду, а затем возвращают на место и спокойно заводят мотор — без всяких подзарядок. Будь у батарей на морозе повышенный саморазряд, такой трюк не вышел бы.

На морозе батарея разряжается медленнее, чем летом!

Емкость АКБ зависит от величины тока. Чем больший ток вы хотите получить, тем меньше емкость, на которую вы можете рассчитывать. Иными словами, батарея на 60 А·ч может выдавать ток 3 А в течение 20 часов, но ни за что не выдаст 60 А в течение часа. Наши испытания подтвердили это: при комнатной температуре и токе нагрузки в 25 А емкость заряженных батарей уменьшается с 60 А·ч до 42,5–48,8 А·ч.

Емкость АКБ зависит от температуры и может снижаться в несколько раз по сравнению с заявленными данными.

• В магазине «За рулем» можно подобрать аксессуары для любого автомобиля! Автобоксы для внедорожников, цепи противоскольжения на кроссоверы и много полезных мелочей!
• Секрет в борьбе с бездорожьем от наших дедов, лучшей альтернативы цепям на колеса и браслетам противоскольжения пока не придумали!

Источник

Литиевый аккумулятор на морозе

Статья обновлена: 2020-08-21

Пользователи литиевых батарей не понаслышке знают, что на холоде заряд исчерпывается быстрее. Это характерно не только для аккумуляторов смартфонов. Любая литиевая батарея на морозе теряет свою емкость, а насколько – зависит от химического состава используемого электролита. Наиболее подходящими для эксплуатации в холодный период считаются батареи типа LiFePO4 – литий-железо-фосфатные. Литиевые элементы питания другого химического состава также используются зимой, но по сравнению с эксплуатацией в теплый сезон эффективность их работы падает.

Что происходит с Li-ion аккумуляторами на морозе?

Из-за снижения температуры электролита уменьшается скорость движения ионов и интенсивность прохождения химических реакций. На практике это выглядит так: при комнатной температуре аккум имеет заряд 100%, а после попадания на улицу и дальнейшего пребывания на холоде падает до 80% и ниже, не считая расходования энергии на питание устройства. Но потеря емкости литий-ионных аккумуляторов на морозе – временное явление. При последующем прогреве до комнатной температуры характеристики накопителей энергии полностью восстанавливаются.

Необратимое повреждение происходит только при охлаждении ниже допустимого уровня в -40 °С. Во избежание негативных последствий для большинства литий-ионных АКБ рекомендуется не превышать нижнюю температурную границу в -20 °С, для литий-железо-фосфатных – минус 30 °С. В целом литиевые аккумуляторы и мороз вполне совместимы. Главное – помнить, что на холоде АКБ разряжаются быстрее, а долгое хранение при глубоком разряде ведет к неминуемой смерти батареи.

Можно ли хранить Li-Ion аккумуляторы на морозе?

В отличие от эксплуатации, длительное хранение литиевых аккумов на морозе недопустимо. При низких температурах временно снижается токоотдача, и увеличивается скорость саморазряда источников питания. Это некритично, если после использования АКБ снова окажется в помещении с плюсовой температурой и после нагрева будет заряжена.

Но при долгом хранении на холоде быстрый саморазряд может спровоцировать критическую разрядку источника питания. А при хранении Li-Ion аккумуляторов на протяжении 3-х месяцев или более длительного срока с напряжением ниже 2,5 В емкость теряется необратимо – АКБ утрачивает способность к восполнению заряда. Поэтому заморозка литий-ионным аккумуляторам противопоказана. Оптимальная температура для их хранения– от +1 до +25 °С, допустимая – от 0 до +40 °С.

Хранить литиевые АКБ нужно в сухом месте, извлеченными из оборудования, с уровнем заряда порядка 40%. Это поможет не допустить критического снижения напряжения при саморазряде. Если же напряжение упадет ниже значения 2,5 В на элемент, последующее хранение АКБ в течение 3-х месяцев или более длительного срока приведет к невосстанавливаемому падению емкости. Может произойти и коррозия элементов. При хранении аккумуляторов более 7 дней с напряжением до2 В на элемент происходит критическое изменение их химической структуры. Такие элементы питания подлежат утилизации.

Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы на холоде?

Зарядка литиевых АКБ на морозе недопустима. Более того – после использования при низкой температуре аккумуляторную батарею нужно выдержать в помещении, чтобы она прогрелась. Прогрев должен быть естественным и постепенным, без использования близко расположенных источников тепла.

Оптимальный температурный диапазон для подзарядки литий-ионных АКБ – от +10 до +25 °С. Если зарядить литиевый аккумулятор на холоде, при последующем нагреве накопитель энергии окажется перезаряженным. А перезаряд, как и критический разряд, губительно сказывается на работоспособности батарей и их ресурсе.

Простые правила для сохранения работоспособности АКБ

Уберечь литий-ионные батареи от преждевременного выхода из строя поможет соблюдение нижеприведенных правил:

1. Заряжайте АКБ, не дожидаясь ее глубокого разряда, при положительных температурах.
2. Не заряжайте переохлажденные источники питания. Вначале прогрейте их до комнатной температуры.
3. Используйте оригинальные зарядные устройства, рекомендованные для данной модели АКБ ее производителем.
4. Не храните литиевые батареи на морозе и при температуре выше 30 °С.
5. На длительное хранение отправляйте АКБ с уровнем заряда 35–50%.
6. Не допускайте продолжительного хранения накопителей энергии в состоянии глубокого разряда, иначе они быстро деградируют.
7. Избегайте перезаряда источника питания. Он неизбежен, если полностью зарядить АКБ в прохладе, а затем внести в более теплое помещение.

Морозоустойчивость литиевых аккумуляторов разных типов

​К эксплуатации в холода наиболее адаптированы аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата и литий-титаната (LiFePO4 и Li4Ti5O12). Но для оснащения персонального электротранспорта модели на основе литий-титаната практически не используются из-за высокой цены и низкой удельной энергоемкости. Другое дело – батареи LiFePO4. Они считаются лучшим вариантом для использования в холодное время года, т.к.:

1. способны работать в широком температурном диапазоне – от -30 до +55°C;
2. отличаются малым сопротивлением;
3. долговечны;
4. термически стабильны;
5. терпимы к высокому заряду;
6. могут храниться при высоком напряжении;
7. максимально безопасны в применении, даже при 100% заряде.

Более чувствительны к низким температурам Li-Ion аккумуляторы типа LiCoO2 (литий-кобальтовые), LiMn2O4 (литий-марганцевая шпинель), LiNiMnCoO2 (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные, сокращенно NMC).

Способы защиты литиевых АКБ от холода

Чтобы уберечь аккумуляторную батарею от воздействия отрицательных температур, не оставляйте ее надолго на морозе – по возможности снимайте АКБ и заносите в помещение. Защитить батарею от переохлаждения во время работы позволяет использование термокейса. Для его изготовления можно использовать изолон, пенопласт и другие термоизоляционные материалы. В процессе работы АКБ нагреется, а термокейс не даст ей быстро остыть во время непродолжительной стоянки.

Выводы

Боятся ли литиевые аккумуляторы мороза – зависит от химического состава используемого накопителя энергии и соблюдения правил его эксплуатации. Наиболее устойчивы к воздействию отрицательных температур батареи типа LiFePO4. Остальные литий-ионные АКБ также допустимо использовать зимой (до -20 °С), но желательно поместить их в термокейс из теплоизоляционных материалов.

Дальность хода на одном заряде у одной и той же батареи зимой будет ниже, чем в теплое время года, поскольку при снижении температуры временно уменьшается и емкость АКБ. Заряжать и хранить литиевые АКБ нужно исключительно при положительных температурах. После использования в холодных условиях аккумулятор нужно внести в помещение и выдержать 2–3 часа при комнатной температуре, а затем зарядить.

Источник