Уход за литий полимерным аккумулятором смартфона

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерные зарядные устройства заслужили внимание как производительные, емкие и наиболее безопасные типы батарей. При бережном использовании они не подвержены самовозгораниям, не взрывоопасны и долговечны.

Правильная зарядка Li-pol аккумуляторов снижает риск порчи накопителя и продлевает ему жизнь.

Зарядка Li-pol аккумуляторов — краткое описание

Литий-полимерный аккумулятор — это более усовершенствованная модель литий-ионных батарей. Основное отличие от предшественников в наличии полимера, который используется в качестве электролита.

Главные преимущества Li-pol накопителей:

• плотность энергии на единицу массы;
• низкий саморазряд;
• отсутствие «эффекта памяти»;
• толщина от 1 мм;
• использование пластичного материала, что дает возможность получать различные формы;
• большой диапазон рабочих температур (от -20°С до +40°С);
• относительно безопасны.

Несмотря на преимущества перед другими устройствами, литий-полимерные блоки питания отличаются высокой стоимостью, требуют бережного отношения и соблюдения строгих правил при использовании.

Применение данного типа батарей решает 2 задачи:

• увеличение время работы устройства;
• снижение веса изделия.

Li-pol накопители находят широкое применение при эксплуатации радиомоделей, электронных устройств, автомобилей.

Аккумуляторы применяются в вертолетах маленького размера, беспилотных летательных аппаратах. Такие устройства способны летать в течение 30 минут и более.

Литий-полимерные АКБ подходят для электронных устройств, которые потребляют сравнительно небольшой ток: ноутбуки, планшеты, смартфоны.

Быстроразрядные батареи применяются в устройствах, где необходимо высокое токопотребление. Подобные изделия используются в современных гибридных автомобилях, портативных электрических инструментах и радиоуправляемых устройствах.

Условия эксплуатации

Несмотря на ряд преимуществ, литий-полимерная АКБ требовательна к условиям использования.

Как правильно заряжать литий-полимерный аккумулятор и рекомендации по безопасной эксплуатации:

• не подавать заряд, напряжение которого превышает на 4.20 вольт (если накопитель состоит из нескольких банок, то напряжение считается для каждой из них);
• избегать короткого замыкания;
• не допускать нагрузку, нагревающую батарею на 60°С и выше или перегрузку токами;
• не допускать разряд ниже напряжения 3.00 вольт;
• избегать нагревания выше 60°С во время эксплуатации или хранения;
• не хранить в разряженном состоянии;
• не нарушать целостность оболочки аккумулятора, не допускать разгерметизации.

Превышение допустимой температуры, перегрузка аккумулятора или короткое замыкание могут спровоцировать возгорание или взрыв батареи. Неправильные условия хранения, эксплуатация при слишком низких температурах, пренебрежение рекомендациями по зарядке устройства могут привести к снижению емкости накопителя и более быстрому выходу из строя.

Важно. Не рекомендуется использовать устройства, снабженные литий-полимерными аккумуляторами, при минусовых температурах. Но при необходимости нужно поддерживать оптимальный температурный режим батареи.

Телефон на морозе рекомендуется носить в наиболее теплом месте. Так разряд батареи будет удерживаться максимально долго. Если необходимо запустить радиоуправляемую модель в минусовую температуру, перед эксплуатацией необходимо нагреть накопитель до комнатной температуры (15—20°С), предварительно подержав некоторое время в машине или в теплом помещении.

Как правильно зарядить новый Li-pol аккумулятор

С прилавка магазина покупатель получает устройство с уровнем заряда батареи равным 30—40%. Такой заряд устанавливается на заводе-изготовителе. На производстве в источник питания вводится специальный раствор, который приостанавливает химические реакции. Этот процесс называется консервация. Она нужна для того, чтобы аккумулятор не терял свою емкость.

Li pol аккумулятор как правильно заряжать:

Перед тем, как использовать новое устройство, необходимо расконсервировать, или раскачать батарею. Схема первой зарядки следующая:

• устройство эксплуатируется до полного разряда аккумулятора;
• затем осуществляется подзарядка до 100%;
• цикл зарядки-разрядки повторяется 2—3 раза.

В дальнейшем устройство эксплуатируется в стандартном режиме. Зарядка батареи осуществляется с помощь небольших подзарядок.

Важно. Li-pol аккумуляторы плохо переносят крайние состояния. Нельзя доводить устройство до полного отключения, как и не желательно заряжать его до 100%. Это отражается на емкости батареи.

Оптимальная емкость заряда устройства 30—80%. Лучше всего заряжать батарею максимум до 80%, поддерживая уровень заряда периодическими подзарядками, не давая ему опускаться ниже 30%. Не стоит бояться частого подключения устройства к подзарядке.

Как продлить срок службы аккумулятора

Литий-полимерные батареи очень требовательны к условиям эксплуатации и хранения. Они плохо переносят использования при слишком низких и высоких температурах. Не допускается нагревание устройства до 60°С и более, так как это может привести к возгоранию батареи.

Для этого важно избегать попадания прямых солнечных лучей, нахождения на горячих поверхностях, особенно если устройство подключено к источнику питания. Процесс зарядки сам по себе нагревает батарею.

Минимальные температуры, при которых возможна эксплуатация устройства, указывается производителем. Однако не рекомендуется использование любого литий-полимерного аккумулятора при температуре ниже -20°С. Если возникла необходимость эксплуатировать устройство на морозе, необходимо для начала подержать батареи в тепле (в помещении или машине), нагреть до комнатной температуры, затем эксплуатировать.

Хранить аккумуляторы нужно в сухом темном месте при комнатной температуре. Нельзя оставлять на хранение полностью заряженный или разряженный аккумулятор. Оптимальный процент заряда для хранения — 60%.

Правила подзарядки аккумулятора после длительного хранения

При редкой эксплуатации накопителей необходимо поддерживать оптимальные условия хранения. Для этого раз в месяц проводить контроль заряда, если он опускается ниже 40% — подзарядить батарею. Оптимальный процент заряда аккумулятора для хранения 40—60%.

Хранить аккумулятор необходимо в сухом и темном месте, желательно комнатной температуры (или чуть прохладнее). Если батарей несколько — для каждой выделить индивидуальную упаковку.

Справка. В периоды длительного простоя батареи так или иначе изнашиваются и теряют свою емкость, поэтому покупать Li-pol аккумуляторы “про запас” не имеет смысла. Желательно эксплуатировать их регулярно и полноценно.

Как заряжать литий-полимерный аккумулятор после долгого хранения? Перед использованием блок питания необходимо нагреть (или остудить) его до комнатной температуры и зарядить до максимума.

Литий-полимерные устройства накопления безопасны и долговечны. Они используются в различных типах мобильных девайсов, так как материал изготовления легкий и пластичный. Li-pol батареи требуют бережного ухода и соблюдений мер предосторожности при эксплуатации и зарядке. Эти накопители плохо переносят слишком высокие температуры и морозы, состояния полной зарядки и разрядки.

Источник

Как продлить жизненный цикл литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов

Перевод Comss.ru. По материалам Windows Secrets

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, использующиеся в большинстве современных планшетов, смартфонов и ноутбуков, требуют разных правил обслуживания и эксплуатации по сравнению с никель-кадмиевыми (Ni-Cd) и никель-металлгидридными (Ni-MH) аккумуляторами, используемыми в более ранних устройствах.

На самом деле, правильный уход за литий-ионным аккумулятором может в 15 раз увеличить срок его службы по сравнению со случаями неправильного использования. В данной статье приведем советы, как максимально продлить жизненный цикл дорогостоящих литий-ионных батарей во всех ваших портативных устройствах.

Совсем недавно журналисту интернет-портала Windows Secrets Фреду Ланге (Fred Langa) пришлось заменить поврежденный смартфон — и это была его ошибка.

Основной симптом не предвещал ничего хорошего — чехол телефона был деформирован, потому что сам корпус устройства стал сгибаться.

При разборе и детальном рассмотрении выяснилось, что аккумулятор смартфона вздулся.

Изначально Фред не заметил никаких изменений: батарея выглядела более или менее нормально, если смотреть на нее лицом (рисунок 1). Однако, когда аккумулятор положили на плоскую поверхность стало очевидно, что верхняя и нижняя его грани уже не были плоскими и параллельными друг другу. На одной из сторон батареи образовалась серьезная выпуклость (рисунок 2). Эта выпуклость привела к тому, что телефон стал сгибаться и деформироваться.

Рисунок 1. Поврежденный аккумулятор выглядел относительно нормально, если смотреть на него лицом

Рисунок 2. Вид с торца аккумулятора показал заметные деформации. Одна из сторон серьезно выгнулась, что было достаточно для повреждения корпуса телефона

Выпуклость аккумулятора свидетельствовала о серьезной проблеме: накопление токсичных газов под высоким давлением внутри батареи.

Корпус батареи прекрасно сделал свою работу, но из-за токсичных газов аккумулятор представлял собой крошечную бомбу-скороварку, которая только и ждет детонации.

В случае Фреда оказались повреждены и телефон, и аккумулятор — настало время для покупки нового смартфона.

Самое печальное, что данную проблему можно было легко предотвратить. В заключительной части статьи будут приведены ошибки Фреда.

Чтобы избежать повторения ошибок прошлого с новым смарфтоном и другими литий-ионными устройствами, такими как планшеты, ноутбуки, Фред начал серьезно исследовать вопросы правильной эксплуатации и обслуживания литий-ионных аккумуляторов.

Фреда не интересовали вопросы продления работы от одного заряда аккумулятора — эти техники хорошо знакомы. Большинство устройств предлагают ручные или автоматические режимы энергосбережения и методы настройки яркости экрана, замедления производительности процессора и уменьшения количества запущенных приложений.

Фред скорее сосредоточился на вопросах продления срока службы аккумуляторов — способов сохранить батарею в нормальном работоспособном состоянии и расширения ресурса батареи до максимального уровня.

Данная статья включает краткие тезисные выводы на основе исследования Фреда. Следуйте пяти предлагаемым советам и тогда ваши литий-ионные аккумуляторы будут работать полноценно, долго и безопасно во всех ваших портативных устройствах.

Совет 1: Следите за температурой и не перегревайте аккумулятор

Удивительно, но теплота является одним из главных врагов литий-ионных аккумуляторов. Причинами, вызывающими перегревания аккумулятора, могут быть факторы неправильного использования, например, скорость и продолжительность циклов зарядки и разрядки батареи.

Внешнее физическое окружение также имеет значение. Просто оставив устройство с литий-ионнным аккумулятором на солнце или в закрытом автомобиле, Вы можете существенно снизить способность батареи принимать и удерживать заряд.

Идеальными температурными условиями для литий-ионных аккумуляторов является комнатная температура в 20 градусов Цельсия. Если устройство нагревается до 30С, его способность нести заряд снижается на 20 процентов. Если устройство используется при 45С, что легко достижимо на солнце или при интенсивном использовании устройства ресурсоемкими приложениями емкость батареи снижается примерно на половину.

Таким образом, если ваше устройство или аккумулятор становятся заметно теплыми при использовании, постарайтесь перейти в более прохладное место. Если такой возможности нет, попытайтесь уменьшить количество энергии, потребляемое устройством за счет отключения ненужных приложений, служб и функций, снижения яркости экрана или активации режима энергосбережения устройства.

Если это все равно не помогает, полностью отключите устройство до тех пор, пока температура не вернется в нормальное состояние. Для еще более быстрого охлаждения извлеките батарею (конечно, если это позволяет конструкция устройства) — так устройство остынет быстрее благодаря физическому разделению с источником питания.

Кстати, несмотря на то, что высокие температуры — это главная проблема с литий-ионными батареями, низкотемпературные режимы эксплуатации не вызывают серьезных беспокойств. Низкие температуры не причиняют долгосрочный ущерб батареи, хотя холодный аккумулятор не сможет выдать всю мощность, который он может потенциально выдать в оптимальном температурном режиме. Падение мощности становится очень заметным при температурах ниже 4С. Большинство литий-ионных аккумуляторов потребительского класса по существу становятся бесполезными при температурах около или ниже точки замерзания.

Если устройство с литий-ионным источником питания становится чрезмерно охлажденным по какой-либо причине, не пытайтесь его использовать. Оставьте его отключенным и перенесите в теплое место (карман или отапливаемое помещение) пока устройство не примет нормальную температуру. Также, как и в случае с перегревом, физически удалите батарею, и раздельное нагревание позволит ускорить процесс прогрева. После того, как батарея прогревается до нормальной температуры, ее электролитические свойства восстановятся.

Совет 2: Отключайте зарядное устройство, чтобы сохранить батарею

Перезарядка — т.е. слишком длительное подключение аккумулятора к источнику тока высокого напряжения может также снизить способность батареи удерживать заряд, сократить срок ее службы или что называется “убить наповал”.

Большинство литий-ионных аккумуляторов потребительского класса предназначены для работы на уровне напряжения в 3,6В на ячейку, но во время зарядки работают при повышенных 4,2В. Если зарядное устройство слишком длительное время выдает повышенное напряжение, внутренняя батарея может повредиться.

В тяжелых случаях, перезарядка может привести к тому, что инженеры называют “катастрофическими” последствиями. Даже в умеренных случаях, избыток тепла, выделяемый при перезарядке создаст негативный температурный эффект, описанный в первом совете.

Высококачественные зарядные устройства могут согласованно работать со схемой современных литий-ионных аккумуляторов, снижая опасность перезарядка, уменьшая зарядный ток пропорционально заряду батареи.

Однако, простой и беспроигрышный способ сохранить аккумулятор — не оставлять его подключенным к зарядному устройство на слишком длительное время.

Эти свойства значительно отличаются в зависимости от вида технологии, используемой в батареи. Например, при применении никель-кадмиевых (Ni-Cd) и никель-металлгидридных (Ni-MH) аккумуляторов старайтесь оставлять их подключенными к зарядному устройству как можно дольше. Это связано с тем, что старые типы батарей имеют высокий уровень саморазряда, т.е. они начинают терять существенное количество запасенной энергии сразу же после отключения от зарядного устройства, даже если само портативное устройство отключено.

На самом деле, никель-кадмиевая батарея может потерять до 10 процентов заряда в первые 24 часа после зарядки. После этого периода времени, кривая саморазряда начинает выравниваться, но никель-кадмиевый аккумулятор продолжает терять по 10-20 процентов в месяц.

Ситуация с никель-металлгидридными батареями еще хуже. Их скорость саморазряда на 30 процентов больше, чем у никель-кадмиевых коллег.

Тем не менее, литий-ионные батареи имеют очень низкий уровень саморазряда. Хорошая работоспособная батарея потеряет лишь 5 процентов своего заряда в первые 24 часа после зарядки и еще 2 процента в течение первого месяца после этого.

Таким образом, нет никакой необходимости оставлять устройство с литий-ионным аккумулятором, подключенным к зарядному устройству до последнего момента. Для получения наилучших результатов и продления срока службы батареи, отключите зарядное устройство, когда будет показан полный заряд.

Новые устройства на литий-ионных батареях не нужно продолжительно заряжать перед первым использованием (в устройствах с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными батареями рекомендуется зарядка от 8 до 24 часов). Литий-ионные батарей максимально заряжены, когда они показывают 100-процентный заряд. В расширенной зарядке нет необходимости.

Совет 3: Не допускайте глубокого разряда аккумулятора

Не все циклы разряда одинаково влияют на состояние батареи. Длительное и интенсивное использование выделяет больше тепла, серьезно нагружая аккумулятор, а меньшие по продолжительности, более частые циклы разряда наоборот продлевают ресурс батареи.

Вы можете подумать, что повышенное циклов небольших разряда/заряда может серьезно снизить срок службы источника питания. Это было закономерно лишь для устаревших технологий, но не относится к современным литий-ионным аккумуляторам.

Спецификации аккумулятора могут вводить в заблуждение, т.к. многие производители рассматривают цикл заряда как время необходимое для достижения 100-процентного уровня заряда. Например, две зарядки с 50 до 100 процентов эквивалентны одному полному циклу заряда. Аналогичным образом, три цикла по 33 процента или 5 циклов по 20 процентов также эквивалентны одному полному циклу.

Короче говоря, большое количество мелких циклов заряда-разряда не снижает общий объем циклов полной зарядки литиевой батареи.

Опять же, теплота и высокая нагрузка от тяжелых разрядов снижают ресурс батареи. Таким образом, пытайтесь снизить число глубоких разрядов к минимуму. Не допускайте снижения уровня заряда аккумуляторов до значений, близких к нулю (когда устройство само отключается). Вместо этого рассматривайте нижние 15-20 процентов заряда аккумулятора как экстренный резерв — только для крайних случаев. Привыкайте к замене аккумулятора, если есть такая возможность или к подключению устройства к внешнему источнику питания перед тем, как батарея будет полностью разряжена.

Совет 4: Оптимален режим медленного заряда-разряда

Как Вы знаете, быстрая разрядка и быстрая зарядка сопровождаются выделением избыточной теплоты и негативно сказываются на ресурсе батареи.

Если Вы интенсивно использовали устройство на повышенных нагрузках, дайте батареи остынуть до комнатной температуры перед подключением к зарядному устройству. Аккумулятор не сможет принять полный заряд будучи нагретым.

Во время зарядки устройства следите за температурой батареи — она не должна сильно перегреваться. Горячая батарея во время заряда обычно свидетельствует о быстром протекании слишком большого тока.

Перезарядка больше всего вероятна с дешевыми небрендированными зарядными устройствами, использующими схемы быстрой зарядки или с беспроводными (индуктивными) зарядными устройствами.

Дешевое зарядное устройство может быть обычным трансформатором с подключенными к нему проводами. Подобные “немые зарядки” просто распределяют ток и практически не принимают обратную связь от заряжаемого устройства. Перегрев и перенапряжение очень распространены при использовании подобных зарядных устройств, что медленно разрушает батарею.

“Быстрые” зарядки предназначены для обеспечения минутной порции заряда, а не длительной часовой зарядки. Существуют различные подходы к технологии быстрого заряда, и не все из них совместимы с литий-ионными батареями. Если зарядное устройство и батарея не предназначены для совместной работы, быстрый заряд может вызывать перенапряжение и перегрев. Вообще говоря, лучше не использовать зарядное устройство одного бренда для зарядки портативного девайса другого бренда.

Беспроводные (индуктивные) зарядные устройства используют специальную поверхность зарядки для восстановления заряда аккумулятора. На первый взгляд это очень удобно, но дело в том, что подобные зарядки выделяют избыточную теплоту даже в нормальном режиме работы (Некоторые кухонные плиты использую явление индукции для нагрева кастрюль и сковородок).

Литиевые батареи не только испытывают негативный фактор в виде теплоты, но и тратят энергию во время зарядки по беспроводной технологии. По своей природе, эффективность индуктивного зарядного устройства всегда ниже обычного аналога. Тут каждый волен делать выбор самостоятельно, но для Фреда повышенный нагрев и меньшая эффективность являются достаточными факторами для отказа от подобных устройств.

В любом случае, самый безопасный подход предполагает использование рекомендованного производителем зарядного устройства из комплекта поставки. Это единственный гарантированный способ держать температуру и напряжение в пределах нормы.

Если нет возможности использовать OEM зарядное устройство, применяйте устройство с низким выходным током, чтобы снизить вероятность повреждения аккумулятора из-за быстрого поступления большой мощности.

Одним из источников питания с низким выходным током является USB-порт на обычном компьютере. Стандартный порт USB 2.0 обеспечивает силу тока 500мА (0,5А) на один порт, а USB 3.0 выдает соответственно 900мА (0,9А) на один порт. Для сравнения, некоторые специальные зарядные устройства могут выдавать 3000-4000мА (3-4А). Низкие силы тока USB портов в общем случае гарантируют безопасную зарядку с нормальным температурным режимом для большинства современных литий-ионных аккумуляторов.

Совет 5: Если есть возможность, используйте запасной аккумулятор

Если ваше устройство позволяет быстро заменять батарею, наличие запасного аккумулятора является отличной страховкой. Это не только в 2 раза увеличивает время работы устройства, но также избавляет от необходимости полного разряда аккумулятора или использования быстрого заряда. Когда заряд аккумулятора достигнет отметки в 15-20 процентов, просто поменяйте разряженную батарею на запасную, и Вы мгновенно получите полный заряд устройства без каких-либо проблем с перегревом.

Запасной аккумулятор имеет и другие преимущества. Например, если Вы окажетесь в ситуации, когда установленная батарея перегрелась (например, из-за интенсивной работы устройства или из-за высокой температуры окружающей среды), Вы можете поменять горячую батарею, чтобы быстрее ее охладить, а при этом продолжать использовать устройство.

Наличие двух батареи избавляет от необходимости использовать быстрый заряд — Вы можете спокойно использовать устройство, когда аккумулятор неспешно заряжается от безопасного источника питания.

Фатальные ошибки Фреда

Фред предположил, что он мог повредить батарею смартфона во время дорожного путешествия. Он использовал функцию GPS в устройстве для навигации во время ясного солнечного дня. Смартфон длительное время находился на солнце в держателе в районе приборной панели автомобиля, яркость смартфона была включена на максимум, чтобы различать карту среди ярких солнечных лучей.

Кроме того, все стандартные фоновые приложение — электронная почта, мессенджер и т.д. были запущены. Устройство использовало модуль 4G для скачивания музыкальных треков и беспроводной модуль Bluetoorth для передачи звука в головное звуковое устройство автомобиля. Определенно, телефон работал в стрессовом режиме.

Чтобы телефон получал питание он был подключен к адаптеру 12В, купленного по критериям невысокой цены и наличия правильного разъема.

Сочетание прямых солнечных лучей, высокой нагрузки процессора, включенного на максимальной яркости экрана и сомнительного качества адаптера, привело к чрезмерному перегреву смартфона. Фред с ужасом вспоминает насколько горячим было устройство при вытаскивании из держателя. Этот тяжелый перегрев как раз и стал катализатором смерти батареи.

По всей видимости, проблема усугублялась по ночам, когда Фред оставлял устройство подключенным к сети на всю ночь с помощью стороннего зарядного устройства, при этом не контролируя момент полного заряда аккумулятора.

Со своим новым смартфоном Фред будет использовать только комплексное зарядное устройство и запасной аккумулятор. Фред надеется на длительный и безопасный период эксплуатации как батареи, так и телефона, которые он собирается достичь с помощью перечисленных советов.

Источник