Почему внезапно умирает аккумулятор в телефоне и гаджетах?
💬 Дело же в циклах, верно?
500 циклов служит батарея у iPhone согласно официальной Apple. Возраст и большое количество заряд-разрядов убивают Li-ion аккумулятор с электрохимической системой LCO (литий-кобальтовая, она у всех гаджетов).
Но что воздействует на аккумулятор в течение этих циклов? Почему некоторые аккумуляторы умирают раньше 500 циклов? Очевидно таинственные причины не связаны с дисбалансом в сверхъестественном мире. 😃
👇 Мы подготовили список, с которым вы сможете самостоятельно разобраться в самых, на первый взгляд, непонятных инцидентах.
Самые распространённые причины смерти аккумулятора
Чаще всего в быстрой деградации ёмкости и повышении внутреннего сопротивления литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов виноваты:
- экстремальные температуры,
- перезаряд (зона предельного напряжения 4-4,2 В на элемент),
- чрезмерно низкий заряд (глубокий разряд до <2,75 В на ячейку).
Электрохимическую природу связанных с этим проблем мы рассказывали в отдельной статье. Если интересна научная сторона вопроса, то обязательно изучите.
Воздействие температур
Будь то слишком жарко или слишком холодно, длительное воздействие предельных для технологии Li-ion/Li-Polymer температурных условий плохо сказывается на сроке службы батареи. Например, при использовании смартфона вы можете руководствоваться рекомендованными диапазонами.
✅ Старайтесь по возможности держать АКБ при температурах 0°..+35°C.
Чрезмерно высокий заряд
Еще одним важным фактором, способствующим потере ёмкости батареи и росту внутреннего сопротивления, является удерживание высокого уровня заряда. Например, когда аккумулятор продолжает оставаться на зарядке после того, как уже достиг своей полной ёмкости (если производителем не предусмотрен алгоритм защиты от микроциклов).
С одной стороны, встроенная защита позволяет избежать перезаряда. С другой — длительное сохранение в аккумуляторе напряжения выше 4 В на ячейку (кроме LFP и LTO) негативно сказывается на ожидаемом сроке службы.
✅ Давайте аккумулятору хотя бы немного разряжаться.
Чрезмерно низкий заряд
Напряжение ниже номинального может привести к повреждениям поверхностных материалов. Для каждой электрохимической системы у Li-ion и Li-polymer нижняя граница напряжения своя.
Во избежание риска короткого замыкания вследствие негативных химических процессов из-за глубокого разряда в коммерческих ячейках предусмотрена защита от низкого напряжения с размыканием цепи. Если такой «страховки» нет, то ячейка так и называется «без защиты».
✅ Старайтесь держать уровень заряда на литиевых аккумуляторах выше уровня сигнала о низком заряде (обычно 15-20%) и не оставляйте их разряженными на долгое время.
Редкие причины («таинственные»)
Помимо распространённых источников проблем случаются ситуации, когда аккумулятор вышел из строя в малоизвестных, редких или непонятных обстоятельствах:
- физическое повреждение;
- коррозия;
- статическое электричество;
- производственный брак.
Вот, что нужно знать об этих потенциальных проблемах и предпринимать для их устранения при необходимости.
Физическое повреждение
Одна из самых неочевидных, но часто встречающихся причин внезапного выхода из строя аккумулятора в гаджетах — его физическое повреждение.
В практике наших клиентов случалось, что раздавливался один из углов ячейки после ударов или падений самого гаджета. Например, при замене старого аккумулятора мастер в сервисе не нанёс клейкую ленту на новую ячейку. В результате она болтается внутри корпуса электронного устройства и ударяется о стенки внутреннего лотка.
В результате повреждения слои катода, анода и сепаратора спрессовываются. Спустя какое-то время они начинают связываться, взаимодействовать и деградировать в результате нежелательных химических реакций (усугубляет их образование SEI).
Добавить к этой проблеме неблагоприятные условия (перегрев, зарядка в мороз, чрезмерный заряд или низкое напряжение) и получим вздутие на литий-полимерных ячейках (в основном как раз используются в гаджетах). В некоторых обстоятельствах вздувшаяся батарея протыкается с последующим коротким замыканием и тепловым разгоном.
✅ Если после падения гаджета аккумулятор стал неадекватно себя вести (внезапно выключается, быстро разряжается, греется), то замените его.
Коррозия
Наименее известная причина выхода из строя аккумуляторов является коррозия. Если в схему контроллера попадёт влага или, например, морская вода, то это может привести к необратимому повреждению и, в конечном итоге, к полной разрядке аккумулятора.
✅ Не допускайте попадания воды внутрь электроники и зачищайте контакты от окислов, не пользуйтесь электроникой в условиях высокой влажности, если производитель не предусмотрел защиту от влаги.
Статическое электричество
При воздействии статического электричества на электронику внутри её цепи могут образовываться так называемые блуждающие токи, негативно воздействующие не только на химию аккумулятора [исследование Тайваньского университета]. Прежде всего под удар нежелательных электрических разрядов попадает защитная плата, контроллер, BMS-устройство батареи.
✅ В помещении откройте окно, используйте увлажнитель или ионизатор воздуха, поместите устройство в антистатический пакет, если рядом работают наводящие радиоприборы
Производственные дефекты (брак)
Небольшой процент (около 10 изделий на миллион, исследование в PDF) всех произведённых литий-ионных аккумуляторов имеет какой-либо дефект. Производственный брак делает ячейки более склонными к выходу из строя.
Дефекты встречаются самые разные. Начиная от плохого контроля качества во время производства до проблем с материалами, используемыми в сборке.
В нашей 14-летней практике на тестовых стендах были случаи, когда выявлялись проблемы в контактах контроллеров, поверхностных материалах электродов, недоработки в медной фольге и так далее.
✅ Брак аккумуляторов есть у всех, даже у таких гигантов, как Apple и Samsung — все проблемы решаются гарантией и корректировкой производственного оборудования.
***
Теперь вы знаете обо всех потенциальных причинах выхода из строя литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Они могут варьироваться от распространённых и всем известных до редких и неожиданных.
Одна из наиболее таинственных причин, почему аккумулятор умирает — его давнее физическое повреждение, которое прогрессирует и в конечном итоге приводит к выходу из строя, когда вы уже и думать об инциденте забыли.
Коррозия или статическое электричество тоже редкие проблемы. Но когда они всё же происходят, то важно как можно скорее предпринять корректирующие действия, чтобы предотвратить дальнейшие повреждения и потенциальный отказ аккумуляторной батареи.
👇 Узнайте, чего ещё боятся литий-ионные аккумуляторы:
Вы знаете другие ситуации, когда аккумулятор в электронике внезапно умирал? Пишите в комментарии. Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.
