Аккумуляторы работают в циклическом режиме. Для разрядки нужна зарядка. И этот режим ограничен ресурсом.
Электрохимические реакции изменяются, материалы деградируют, характеристики ухудшаются — идёт процесс старения, который измеряется в циклах.
Рано или поздно аккумулятор перестанет накапливать достаточно заряда для продолжительной работы. Он начнёт быстро разряжаться, отключаться, греться и даже вздуваться (как литий-полимерные).
👇 Узнайте, что такое циклы старения аккумулятора, как это зависит от различных условий и можно ли оптимизировать, чтобы продлить срок службы батареи.
Что такое старение аккумулятора в циклах?
Старение аккумулятора в циклах — это процесс деградации в электрохимической системе при каждом её заряде и разряде:
- каждый цикл уменьшает ёмкость аккумулятора (количество накапливаемой энергии) и мощность (скорость отдачи энергии);
- через N-циклов достигается критическая точка (в промышленности считается 70% остаточной ёмкости), когда аккумулятор уже не может удовлетворять требованиям устройства.
Например, батарея для iPhone может потребовать замены после 500 циклов, а батарея для электромобиля порой служит более 2000 циклов.
Откуда взяли 500 циклов для iPhone?
Это официальная информация Apple [источник]. А научное обоснование этой цифры мы приводили здесь на основе публичных материалов Мельбурнского университета, IBM Research и производителя контроллеров Relectrify (Мельбурн, Австралия).
Для всех аккумуляторов, которые разрабатываются и поставляются официально без переклейки наклеек и изоляции, без обмана потребителя прилагаются технические паспорта, где путём исследований и тестирования определяются номинальные характеристики. И количество циклов старения аккумулятора — одна из спецификаций.
Кому вообще нужны эти циклы?
Количество предполагаемых рабочих циклов до падения ёмкости ниже 70% имеет значение, поскольку влияет на производительность, стоимость и воздействие батарей на окружающую среду. Более долговечная батарея означает меньшую частоту замены, дешевле обслуживание и сокращение отходов.
На один и тот же аккумулятор указан ресурс 800 циклов, а у другого продавца 1000 циклов, кому верить?
Один из наших постоянных клиентов задал такой вопрос:
«Почему продавец с Ozon указал срок службы батареи с элементами INR 18650 для пылесоса «более 1000 циклов» (до 70% остатка ёмкости), когда как даже в «Википедии» для технологии IMR/INR указан максимально возможный предел ресурса менее 1000 циклов?»
👇 Мы проверили ссылки клиента. Действительно так. Вот скриншоты.
Продавец указал «Более 1000 циклов» для батареи ёмкостью 3200 мА·ч из 4 элементов 18650 типа INR (что значит NMC/NCM-катод). При этом гарантия на этот продукт составляет всего 1 месяц!
Продавец в ответе лукавит, что аккумуляторы «не ломаются». Всем известны инциденты со взрывами аккумуляторов Samsung, большие партии брака по батареям отзывались и у Apple, у LG, у Panasonic... Они выявлялись в первые 3 месяца пользования.
Поэтому гарантия отсутствия брака нужна и важна. По исследованиям [DOI 10.1007/s11581-016-1968-7, PDF] и по нашему опыту такие системы, выполненные на катоде Li(NiCoMn)O2, живут в лучшем случае 800 циклов при наличии балансировочного устройства.
Без балансира срок службы может быть ещё меньше. Один из элементов будет нагружен больше других, истратив свой ресурс быстрее (этим известны аккумуляторы Dyson и некоторые китайские бренды — где-то была новость, что в Китае потребители готовят массовые иски из-за сверхчувствительных настроек).
Поэтому следует указывать срок службы не «от балды», а по техническому паспорту элементов, из которых собрана батарея.
Какой смысл в циклах, если электронику принудительно «состаривают»?
Это миф про специальное «составриваение». Понять, разобраться и оптимизировать процесс циклического старения нужно самим предприятиям, которые изготавливают беспроводные устройства.
Поэтому и разрабатывают более совершенные батареи, повышая их экономическую эффективность. Вот только путь этот тернист и длится уже более 30 лет. Не получается пока сдружить логистику с предприятиями так, чтобы цена была адекватной.
❌ Часто менять аккумуляторы слишком накладно всем участникам даже в услоивиях капиталистического мира, как бы и не пытались притянуть за уши «запланированное старение» любители заговоров.
👍 Поставьте лайк и подпишитесь, в следующей статье расскажем, что именно влияет на количество циклов старения аккумулятора.