🔬 Новый аккумулятор и циклирование: зачем нужен заряд-разряд новому Li-ion/Li-Pol?

Зачем циклировать («обкатывать») новые аккумуляторы литий-ионного и литий-полимерного типа? Узнайте истинную природу циклирования аккумуляторных батарей.

Зачем циклировать («обкатывать») новые аккумуляторы литий-ионного и литий-полимерного типа?

Что за «циклирование» аккумуляторных батарей?

🔔 Предположим, у вас есть новый литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор для гаджета, RC-модели, пылесоса или электроинструмента. Вы могли заказать его у нас или его прислал кто-либо ещё, может быть в мастерской установили.

📃 В инструкции к новому аккумулятору производитель указывает:

«При первом использовании или после длительного хранения рекомендуется полностью зарядить и разрядить аккумулятор 2-3 раза — это способствует оптимизации его работы в дальнейшем».

Вот эта процедура и есть циклирование. То есть выполнение циклов заряда и разряда, которые напоминают что-то вроде «обкатки» новой аккумуляторной батареи. И у процедуры есть конкретная цель.

🔻 Зачем нужна такая «обкатка» (циклирование)?

Плюсы циклирования аккумуляторов

Надо понимать, «обкатка» не улучшает заводские характеристики аккумуляторов. Изготовитель уже «инициализировал» (то есть сформировал) ячейки и выполнил тесты — это завершённый продукт.

👍 Аккумуляторы с завода готовы к эксплуатации.

Но в некоторых случаях характеристики могут ухудшиться. Например, при длительном хранении или недостаточной сформированности, ячейки не выходят к нужной производительности.

✅ Если произошла такая ситуация, то как раз и нужна «обкатка» или, вернее, «циклирование».

❌ Не путать с «калибровкой» электроники (контроллера устройства).

3 причины, почему аккумулятору нужно циклирование

1. Слой SEI (границы раздела твёрдого электролита) утолщается к моменту первого использования.
2. Этому способствует длительное хранение или нарушение условий хранения (ещё быстрая зарядка*, использование некачественных зарядников, к слову).
3. Увеличивается внутреннее сопротивление ячейки (незначительно, но заметно при использовании).

* - Быстрая зарядка длительное время греет ячейку, паразитные химические реакции ускоряются [источник S2352152 X16300 147].

Циклирование аккумулятора помогает в этом случае уменьшить толщину продуктов, образованных вследствие паразитных электрохимических реакций. Снижение толщины слоя SEI восстановит некоторые характеристики (внутреннее сопротивление и ёмкость).

Что такое внутреннее сопротивление у аккумуляторных батарей и ячеек.

💬 Мнение Neovolt

Нужно понимать, что в этой процедуре иногда присутствует эффект «плацебо». Батарея вроде бы работает лучше, но в действительности её характеристики не изменились. Как такое возможно?

Несколькими последующими друг за другом циклами заряд-разряд вы прогреваете ячейку. Её электрохимическая система (обычно с кобальтовым катодом) покажет уменьшение внутреннего сопротивления.

Напряжение, при котором работает батарея, становится выше уровня отсечки в 3,2-3,3 В. Фактическая ёмкость увеличилась. Но стоит аккумулятору остыть, как всё вернётся на круги своя.

«Что такое «обкатка». Использовались схемы лаборатории ATOMS (Department of Mechanical and Industrial Engineering, Канада).

Рекомендуется для всех новых аккумуляторов

Нашим заказчикам мы рекомендуем процедуру циклирования аккумуляторной батареи (новой только купленной) и калибровки электронных компонентов как превентивную меру при начале использования новой батареи. И указываем это в инструкции.

Иногда помогает восстановить аккумулятор

Если заказчик без циклирования сразу отправит нам на тест «гарантийный» аккумулятор («плохо держит»), который по результатам 10-часовых тестов покажет хорошую ёмкость и правильное внутреннее сопротивление, то обидно будет всем. Ведь достаточно было его погонять раз-другой. 😥

Не помогает с бракованными батареями

Но и следует понимать, что циклирование аккумуляторной батареи, как и калибровка её электроники — не панацея, когда речь идёт о браке или сильном износе. В этом случае возможна только замена, никакого восстановления не существует за редким исключением (когда причина в ошибках эксплуатации).

⭐ Циклирование упоминается и в документации

В тексте пункта 6.8 руководства Datasheet зарядного микроконтроллера Microchip MCP73811/2 упоминается циклирование. Даётся рекомендация выполнить процедуру после долговременного хранения аккумулятора в целях восстановления полной ёмкости. [DataSheet в PDF].

👉 Интересно, что в пункте не упоминаются негативные долгосрочные последствия для самой батареи, если не выполнить процедуру «обкатки».

Практика циклирования изучалась на NMC-ячейках исследователями Электрохимического сообщества (Journal «Electrochem. Soc.») — результаты опубликованы в их журнале [издание номер 10, том 168]. Её выводы частично вошли в основу этой статьи.