Литий ионный аккумулятор на морозе что будет

Литиевый аккумулятор на морозе

Статья обновлена: 2021-10-16

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.

Можно ли хранить Li-Ion аккумуляторы на морозе?

В отличие от эксплуатации, длительное хранение литиевых аккумуляторов 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 аккумулятора 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:

Морозостойкие аккумуляторы 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.:

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

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

Влияние мороза на Li-Ion аккумуляторы

Большинство аккумуляторов группы Li-Ion на морозе теряют емкость. Внутри таких устройств находится электролит. Его температура влияет на подвижность ионов, быстроту протекания химических реакций и в целом на эффективность работы АКБ. Источники питания различных типов отличаются друг от друга составом электролита и поэтому по-разному реагируют на отрицательные температуры.

Низкие температурные значения не ухудшают параметры аккумуляторов, а только временно снижают токоотдачу и повышают скорость саморазряда. Но длительное пребывание на холоде нежелательно для Li-Ion батарей, поскольку ускоренный саморазряд может привести к полной разрядке АКБ.

Если же литий-ионную батарею 3 месяца или дольше хранить с напряжением меньше 2,5 В, произойдет необратимая потеря ее емкости – устройство станет незаряжаемым.

Какие литиевые батареи меньше боятся холодов?

Наиболее ощутимо влияние мороза на Li-Ion аккумуляторы таких видов как LiCoO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2 (сокращенно NMC). Более устойчивы к потере емкости в холодное время некоторые разновидности литий-железо-фосфатных аккумуляторов LiFePO4. К тому же, они имеют:

Как защитить литиевый аккумулятор на морозе?

Для защиты аккумулятора от низких температур обычно используется утепление – АКБ прикрывается подходящим теплоизоляционным материалом. Эта защитная мера помогает сохранить емкость и продлить ресурс источника питания. Некоторые энтузиасты даже делают на зимний сезон подогрев литий-ионных батарей.

Если вы планируете использовать свой электротранспорт зимой, учтите следующие рекомендации:

Подробнее о разновидностях литий-ионных аккумуляторов читайте в нашем предыдущем материале.

Источник

Литий-ионные аккумуляторы: почему они плохо держат заряд на морозе

Минусы и плюсы использования литий-ионных аккумуляторов и их дальнейшее развитие

Не секрет, что батареи не очень хорошо переносят экстремальные температуры – ни жару, ни холод. Но задавались ли вы вопросом: что именно является причиной нестабильного поведения аккумуляторных батарей (поговорим о самой прогрессивной в технологическом смысле массовой продукции – литий-ионных аккумуляторах)? Что приводит к быстрому их разряду, потере емкости и в итоге дискомфортной эксплуатации и невозможности химических процессов?

А ведь проблема насущная и выходит далеко за пределы смартфонов или автомобильной промышленности (гибридных автомобилей и электрокаров с каждым годом становится все больше). Подобные химические элементы, аккумулирующие заряд, используются повсеместно, они есть практически в каждом портативном устройстве – от видеорегистраторов, планшетов и ноутбуков до электровелосипедов и модных сегодня сегвеев и электроскутеров.

Литий-ионные аккумуляторы

«По сравнению с предыдущими типами аккумуляторов литий-ионные заряжаются быстрее, разряжаются дольше, имеют более высокую плотность заряда и меньший вес. Технология перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов самая лучшая из доступных на сегодняшний день», – говорится на сайте apple.com

С одной стороны, звучит очень обнадеживающе. Технологии дошли до такого порога, что можно с уверенностью сказать: мы наконец-то живем в будущем! Но что происходит в реальности? Действительно ли литий-ионные аккумуляторы настолько прогрессивны?

Велосипед с электромотором питающимся литий-ионными аккумуляторами

Возможно, для компактных гаджетов с небольшим потреблением энергии это действительно так. И литий-ионные элементы питания произвели в этой электронной сфере настоящую революцию.

По сравнению с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными АКБ, технология которых была разработана еще в XIX веке, аккумуляторы на основе лития дают целую массу преимуществ, а именно:

отсутствие «эффекта памяти»;
более высокий уровень емкости, что позволяет использовать аккумуляторную батарею дольше;
меньшее время заряда;
меньший вес;
значительно большую компактность при одинаковой максимальной емкости.

Для электронных гаджетов крайне важные параметры, позволяющие увеличить удобство использования и потребительские качества прибора. Но для более технологически сложных систем, работающих в более разнообразных и сложных условиях (автомобили, мотоциклы, электровелосипеды), ими эксплуатационные качества не ограничиваются.

Электрический мотоцикл Harley-Davidson

АКБ в условиях морозов, повышенной влажности, жары, а также интенсивной эксплуатации деградируют быстрее, меньше держат заряд, что явно говорит о не максимальном соответствии технологии реальным эксплуатационным реалиям.

Ярким примером может стать поведение Li-ion аккумулятора при отрицательных температурах.

При снижении температуры окружающей среды в электролите снижается интенсивность движения ионов, замедляются химические реакции. При полностью исправном литиевом АКБ по мере охлаждения электролита проявляется снижение заряда до 20%.

Данное явление временное, достаточно нагреть аккумулятор до плюсовой температуры (в отапливаемом гараже, если это автомобиль, или занести девайс в комнату) – и его функционал будет восстановлен.

Однако при охлаждении ниже 40 градусов Цельсия в аккумуляторе произойдут необратимые повреждения.

Как живой организм, современная батарея может обеспечить 100 процентов своей емкости при умеренных температурах, номинальной точкой отсчета которых будет 20 градусов Цельсия.

Но Li-ion АКБ боится не только низких температур, но и высоких. К примеру, если температура окружающей среды, в которой работает батарея, увеличится до 30 градусов Цельсия, эффективность ее работы снижается примерно на 20 процентов. Если устройство постоянно заряжается при температуре 45 градусов °C и более, потеря производительности может вырасти до колоссальных 50 процентов!

Впрочем, за короткий временной промежуток эти цифры не обязательно отразятся на потере максимального диапазона движения, но при постоянных сложных эксплуатационных условиях неминуемо приведут к закономерному финалу.

Терморегуляция Li-ion аккумуляторов

Как известно, любой автомобиль (если рассматривать его с технической точки зрения), съезжающий с заводского конвейера, выпускается не просто так, а с учетом будущих условий эксплуатации. Поэтому некоторые автопроизводители интегрируют системы управления температурой на своих электрокарах. Даже несмотря на то, что эти системы «прожорливы» и поглощают достаточно большое количество собственной энергии:

на непрогретом автомобиле в мороз нагреватель батарей может потреблять до 6 кВт энергии, что эквивалентно по расходу заряда движению на автомобиле со скоростью в 40 км/ч;

но даже эти затраты не являются критическими, ведь они помогают урегулировать температуру батареи для оптимизации их долгосрочной емкости, с одновременным поддержанием краткосрочной производительности.

Диаметрально противоположные действия предпринимают автопроизводители, когда за бортом жара, охлаждая батареи при необходимости с помощью системы кондиционирования во время подзарядки или при интенсивном использовании.

Кстати, совсем недавно выяснилось, что даже такой передовой электрокар, как Tesla Model S, в котором применяются самые технологичные аккумуляторные батареи в мире, по причине перегрева блока АКБ не может использоваться в качестве спортивного снаряда.

Подготовленный к гонкам электромобиль Tesla Electric GT Championship смог сделать лишь полтора круга по трассе Формулы 1 на полной мощности, после чего раз за разом происходил перегрев аккумуляторной батареи и критическое падение мощности.

Как видим, при экстремальных температурах никакие датчики, системы нагрева и охлаждения аккумуляторов не способны справиться с поставленной задачей – защитой батарей и сохранением более-менее номинальных показателей электрокара. Пока не способны справиться.

Отсюда можно сделать вывод, который состоит в том, что практически все компании, предлагающие сегодня автомобили с питанием от батарей, отстают в технологиях сохранения электроэнергии, необходимой для движения. Ведь, даже несмотря на серьезный скачок вперед Li-ion аккумуляторов, технология все еще базируется на разработках практически 200-летней давности, упираясь в работы выдающегося итальянского физика и химика Алессандро Вольта. И речь здесь идет более чем о преемственности!

И вновь повторим, что литий-ионные АКБ на сегодняшний день являются наилучшим вариантом для использования не только во всевозможных портативных электронных гаджетах, но и для электрокаров. Такой тип батарей действительно намного лучше, чем старые свинцово-кислотные или NiMh батареи.

«Магия» химии нам в помощь

Поскольку большинство современных гибридов, так называемых подключаемых плагин-гибридов, и полностью электрических автомобилей перешли на литий-ионные батареи, давайте продолжим их рассмотрение для понимания принципов работы.

Рассматривать принципы других использующихся аккумуляторов мы не будем, поскольку остальные технологии откровенно устаревшие.

Итак, давайте посмотрим, по какому принципу работают современные батареи и почему именно Li-ion

Производители техники выбрали их не случайно, главным образом потому, что аккумуляторы обладают плотностью энергии, превышающей любые другие химические батареи примерно в два с половиной раза. Современные литий-ионные батареи могут вместить порядка 150 Вт⋅ч на килограмм веса. Это означает, что они могут быть компактнее и легче, чем конкурирующие продукты, что является одной из их главных положительных особенностей.

Технически аккумуляторы данного типа содержат в своей основе графитовый анод, литий-кобальтовый оксидный катод, который может быть заменен никелем или марганцем, и жидкий карбонатный электролит с растворенными в них солями лития.

Впервые подобный тип аккумуляторов был изобретен японским ученым-химиком Акира Ёсино в 1991 году. В том же году подобные типы аккумуляторов начала выпускать корпорация Sony.

Краткий принцип работы любого литий-ионного аккумулятора следующий:

Когда батарея отдает электроэнергию, ионы лития (положительно заряженные ионы лития являются переносчиком заряда) перемещаются от графитового анода к катоду в так называемом процессе интеркаляции (обратимого включения молекулы или группы между другими молекулами или группами), который подразумевает движение электронов в одном направлении при использовании внешней цепи.

В процессе зарядки ионы лития с катода диффундируют обратно на графитовый анод.

Принцип работы Li-ion аккумулятора

Это электрохимическая реакция, которая нуждается в постоянном количестве переменных для бесперебойной эффективной работы. В противном случае она может замедлиться, прерваться или может произойти даже электрическое короткое замыкание в одном из элементов батареи.

Кратко суть работы Li-ion АКБ заключается в обеспечении оптимальных условий для перемещения ионов металла внутри системы между разнозаряженными электродами.

При этом отрицательные пластины могут производиться из различных металлов, которые позволяют настроить работу аккумуляторов под те или иные условия или необходимые параметры.

При низких температурах производительность значительно падает из-за замедления химической реакции в электролите. Наиболее заметным этот недуг становится не при работе АКБ (отдаче заряда), а при ее зарядке. В некоторых случаях при очень сильных отрицательных температурах заряд может остановиться практически полностью. Плюс в том случае, если аккумуляторная батарея слишком сильно охладилась, система защиты автомобиля, скорее всего, просто не позволит произвести зарядку, так как это может привести к повреждению элемента.

Технологии будущего, когда они придут, и чем заменять литий-ионные аккумуляторы?

Разработок и теоретических выкладок в этом направлении сегодня существует достаточное количество. Однако вариантов применения прорывных технологий на практике за те же 25 лет по факту не происходило. Улучшения и оттачивание технологии были, но эволюционных, и тем более революционных скачков развития – нет.

Возможно, время настало! Эксперты, изучающие пути развития технологий, уверяют, что вторым локомотивом развития автомобильной электрической автономности за последнее десятилетие после Tesla может стать Porsche. Вернее, по всей видимости, уже стал.

Porsche стал первым автопроизводителем в мире, построившим электромобиль на основе 800-вольтовой архитектуры. Тяговая электросистема имеет номинальное напряжение в 723 В, что для красоты было округлено до 800 вольт. Суть при этом не меняется: значительно более высокое напряжение, по существу, означает возможность использования более тонкой проводки, что приводит к сокращению времени зарядки, уменьшению веса и уменьшению занимаемого пространства внутри автомобиля компонентов и в конечном счете к более продуктивной работе.

Впрочем, сам источник энергии остается из прошлого века и в полу Porsche Taycan – литий-ионный.

Так чем его планируют заменить?

К числу наиболее перспективных в ближайшие десятилетия технологий все еще относят аккумуляторы, содержащие ионные жидкости, которые, по существу, являются обычными солями, растворенными при низких и умеренных температурах. Их популярность обусловлена наименее вредоносной для природы утилизацией.

Также, в отличие от других электролитов, они негорючие и обладают термической стабильностью при гораздо более высоких температурах. Поэтому в последующие 10-15 лет нового ждать вряд ли придется.

Более отдаленные исследования альтернатив АКБ рассматривают конструкцию «Li-air», которая использует атмосферный кислород в качестве окислителя, что сможет сделать ее намного легче современных литий-ионных батарей. Кроме того, удельная мощность такого варианта АКБ сравнима с энергией, выделяемой бензином в ДВС, что делает их идеальными для будущих электрокаров.

Еще более высокую удельную отдачу энергии прочат литий-серные батареи. Вероятно, они станут лучшим выбором для действительно революционных электробатарей будущего. Правда, их разработка все еще находится на ранней стадии, и сколько потребуется на ее реализацию, никто точно не знает. 10-20 или даже 30 лет?

Вот и получается, что везде стоит технология 30-летней давности, которая достаточно скоро устареет настолько, что ее использование окажется нерентабельным, а замены ей нет. Так что дело здесь не только в неустойчивости к морозам или боязни Li-ion аккумуляторов жары. Дело – в возможностях создания технологий будущего, с которыми в мире есть значительные проблемы.

Источник

На Токе заряженный портал

Как ведут себя Li-ion аккумуляторы на морозе и как их правильно эксплуатировать в таких условиях — На токе

Как ведут себя Li-ion аккумуляторы на морозе и как их правильно эксплуатировать в таких условиях

Тот, в чьём распоряжении находятся литий-ионные аккумуляторы, прекрасно знает, что на холоде они разряжаются гораздо быстрее чем в тепле. Причём это правило действует не только в отношении смартфонов. На морозе в ускоренном режиме теряет свою ёмкость любой Li-ion накопитель, а вот насколько именно — зависит от химсостава применяемого в нём электролита.

Самые пригодные для мороза — литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи. Понятное дело, что зимой можно использовать и литиевые источники питания другого химсостава, только такой солидной отдачи, как в тёплое время года, от них ждать не приходится. Ну а в данной теме я хочу обсудить такие вопросы: что происходит с литиевым накопителем энергии на морозе и как правильно обращаться с такими источниками питания при серьёзном минусе на улице.

Содержание:

Что происходит с Lithium-ion электронакопителями на морозе?

Снижается температура электролита, что влечёт за собой уменьшение скорости движения ионов, также снижается активность химических процессов. Как это выглядит на практике? Вот зарядили мы в доме электронакопитель на сто процентов, выходим с ним на мороз и через некоторое время вуаля — ёмкость нашего аккумулятора уже 80% или даже 50%! Это без учёта того, что ещё девайс будет отбирать у нашей батарейки драгоценную энергию.

Если сравнивать объём отдаваемой энергии при +20 градусах и других показателях температуры, то:

Помните: при минусе за окном, батареи разряжаются в ускоренном режиме, а продолжительное хранение электроаккумулятора при глубоком разряде, влечёт за собой неизбежный выход из строя.

А вот примерные потери ёмкости в зависимости от уровня заряда и температурного режима при хранении батареи:

Можно ли хранить Lithium-ion электронакопители на морозе?

Как уже было сказано выше, эксплуатировать Li-ion АКБ при отрицательной температуре окружающей среды можно, хотя они и утрачивают в некоторой степени свои рабочие кондиции. Совсем по другому обстоят дела с долгим хранением в холодной среде — тут вердикт однозначен — это вообще недопустимо. При минусовых показателях временно понижается отдача тока и возрастает темп саморазряда аккумулятора. В принципе, это не критично, если после использования электронакопитель опять перенести в тёплое место и после нагревания подвергнуть зарядке.

Однако при продолжительном хранении при отрицательной температуре, ускоренный саморазряд может обусловить критический разряд электробатареи. Если АКБ хранится с напряжением ниже 2,5 V, 90 дней или дольше – будет наблюдаться необратимая потеря ёмкости. Иначе говоря, батарея не сможет восполнять заряд. Отсюда следует простой вывод — «замораживать» Li-ion строго противопоказано. Самый приемлемый температурный режим для хранения таких изделий — +1. +25 градусов, максимально дозволенный — 0. +40 градусов.

Для хранения литий-ионных источников питания найдите сухое место и кроме того, АКБ не должна находиться в оборудовании, которое она обслуживает. Также, уровень заряда должен находиться на 40-процентной отметке. Все эти мероприятия позволят уйти от крайнего понижения напряжения при саморазряде.

Очень не повезёт тому юзеру, у которого напряжение упадёт ниже отметки 2,5 V на элемент. Если такое произойдёт, то последующее хранение электронакопителя в течение 90 дней или более, повлечёт за собой необратимую потерю ёмкости. Также, можно ожидать и коррозию элементов. Если гаджет хранится больше недели с напряжением до 2 V на компонент, будет иметь место пагубное преобразование химической структуры. По итогу, эти компоненты придётся утилизировать.

Допустимо ли заряжать Lithium-ion батареи при минусовой температуре?

Заряжать литиевые источники энергии на морозе категорически не рекомендуется. После того как накопитель поработал на минусовой температуре, его необходимо нагреть в помещении. Но, прогревать аппаратуру нужно естественным образом, постепенно. Не располагайте её вблизи источников тепла.

При какой температуре заряжать лучше всего? Оптимальным считается диапазон +10. +25 градусов. Если накопитель зарядить на морозе и занести в тёплое помещение, он окажется заряженным сверх нормы. Перезаряд в свою очередь, как и крайний разряд, пагубно сказывается на эффективности функционирования батареек и продолжительности их жизни.

Как сохранить работоспособность Lithium-ion АКБ — простые правила

Не хотите преждевременно распрощаться с вашей драгоценной батарейкой? Соблюдайте приведённые ниже правила:

1. Заряжайте накопитель энергии не доводя его до критического разряда, при плюсовой температуре.

2. Не заряжайте переохлаждённые АКБ — сначала прогрейте их до комнатной температуры.

3. Для зарядки батарей используйте только оригинальную зарядную аппаратуру, которую рекомендует производитель для своей продукции.

4. Не храните накопитель при отрицательных температурах. Однако не нужно думать, что высокая температура идёт на пользу изделию. Превысите +30 градусов — также будут проблемы.

5. Если источник энергии предполагается оставлять на долгосрочное хранение, обеспечьте ему 35-50% заряда.

6. Не храните продолжительное время глубоко разряженные электроаккумуляторы. В этой ситуации они будут деградировать в ускоренном режиме.

7. Не допускайте перезарядки батареи. Если вы зарядите батарейку на 100% при минусе, а затем обеспечите ей комнатную температуру — перезаряда не избежать.

Какая стойкость к минусовым температурам у разных типов Lithium-ion источников питания?

Каким же разновидностям литиевых накопителей энергии отдать предпочтение в морозную погоду? Лидерами здесь являются литий-железо-фосфатные и литий-титанатные изделия. Последние кстати, на индивидуальном электрическом транспорте применяются крайне редко. Почему? К сожалению, ценник на такие изделия огорчает очень многих пользователей и кроме того, у них низкая удельная энергоёмкость.

Совсем другая ситуация с литий-железо-фосфатными источниками энергии. В холодное время года им просто нет равных! Поэтому, стоит поближе познакомиться с их достоинствами:

2. Обладают низким сопротивлением.

3. Отличаются долговечностью.

4. Термически стабильны.

5. Устойчивы к высокому уровню заряда.

6. Можно хранить при высоком напряжении.

7. Максимально безопасны в использовании, даже при стопроцентном заряде.

Не стоит рассчитывать на эффективную работу при минусе обладателям таких разновидностей литиевых АКБ:

Как защитить Li-ion накопитель от холода?

Чтобы по максимуму снизить негативное влияние минусовых температур на аккумуляторную батарею, не нужно оставлять её на продолжительное время на морозе. Старайтесь изымать АКБ с устройства и заносить её в тёплое помещение.

Отличным решением будет применение термокейса, который, в принципе, можно изготовить и собственными руками. В процессе своей деятельности аккумулятор будет нагреваться, а утеплитель не даст ему быстро потерять тепло во время не длительного простоя.

Влияние холода на Lithium-ion электронакопители разных производителей и моделей (результаты одного теста)

Я предлагаю вам интересный эксперимент, который показывает, что литий-ионные источники питания весьма разнятся по последствиям воздействия на них низких температур. Даже если батареи имеют схожие характеристики, при морозе их работоспособность будет отличаться в значительной степени.

Для тестирования были выбраны семь Li-ion накопителей энергии формата 18650:

Приведённые выше модели АКБ являются наиболее распространёнными и доступными. Они могут выдерживать постоянный ток разряда до 20 A. Эти батареи можно обнаружить на электрифицированных средствах передвижения, в аккумуляторном инструменте, портативных источниках энергии, а также электронных сигаретах.

Результаты замеров

Все источники энергии проявили активность, однако с очень разными результатами.

При увеличении графика можно наблюдать, что накопители отличаются по своему поведению в значительной степени. У Samsung 30Q напряжение опустилось до критических показателей, а кривая LG HG2 пребывает в штатном диапазоне напряжений.

Что мы можем наблюдать на данном графике? Ничего хорошего для Samsung 30Q. Напряжение батарейки просело до минимально дозволенного, а из этого следует, что девайс на котором установлены элементы Samsung 30Q, в сильный мороз с большой вероятностью не запустится.

Как изменяется напряжение источников энергии на морозе

Номинальное напряжение накопителей — 3,6 V, предел рабочих напряжений — 2,5-4,2 V. Как правило, электроника адекватно функционирует в пределе напряжений 2,7-4,2 V. Осветительные приборы и другие не слишком требовательные девайсы могут выполнять свои прямые обязанности и в более широком диапазоне — 2,5-4,35 V.

Результаты замеров:

Как видим, напряжение на всех АКБ превышает напряжение разряда. У LG HG2 оно приближено к номинальному. У Samsung 25R, LG HE2 и LG HE4 — скромнее номинального, но в то же время, его хватает для запуска большинства гаджетов. А вот и неудачники: Samsung 30Q, Sony, а также Sanyo — у них напряжение приближено к нижней черте диапазона. Весьма вероятно, что гаджет обслуживаемый данными элементами не заработает, а индикатор уровня заряда продемонстрирует полный разряд батареи.

Влияние мороза на время функционирования АКБ

График демонстрирует, что продолжительность функционирования батарейки LG HG2 при минусе и при домашней температуре — идентичная:

Делаем выводы по эксперименту

1. Литий-ионные источники энергии весьма разнятся между собой. Вроде бы и характеристики у них одинаковые, а вот на морозе они показывают себя по-разному.

2. Снижение эффективности функционирования при минусовых температурах — это не «заслуга» самой литий-ионной технологии. Здесь имеет место специфика отдельно взятой модели электронакопителя.

3. Для минусовой температуры вполне удачным вариантом будут электробатареи LG HG2.

4. На переохлаждённых источниках питания напряжение растёт первые 50-100 секунд. Почему так происходит? Тут всё просто: разряжаясь АКБ производят тепло и таким образом создают себе обогрев. Кроме того, батареи могут получать дополнительное тепло от электронных схем, находящихся в едином корпусе с ними.

5. Не нужно сразу выжимать из промёрзшего электронакопителя полную мощность. Выгоднее будет дать ему повысить температуру на средней мощности.

Морозостойкие Lithium-ion аккумуляторы Boston Power Swing 5300

И напоследок, я бы хотел предложить на ваш суд морозоустойчивые накопители с весьма привлекательными характеристиками:

По размерам и массе, один элемент Swing 5300 идентичен парочке традиционных 18650, а его ёмкость при этом составляет 5300 mAh (это как два элемента по 2650 mAh). Кстати сказать, Boston Power предоставил вполне «правдивый» показатель ёмкости — юзеры убедились в этом лично, после проведения замеров «на честность».

Конечно, после основательного перемерзания, АКБ «затормаживается» в некоторой степени, но, как только батарея включается в процесс работы, в течении 2-3 минут она приходит в себя. При этом не важно, работает она на заряд или разряд.

Что касается других характеристик, то по ёмкости морозоустойчивая разработка несколько уступает современным Li-ion элементам, к примеру тому же всенародно обожаемому Panasonic 3400. Однако разница эта не существенная — приблизительно 20%. Зато, Swing 5300 может порадовать пользователей количеством циклов перезарядки, которое в несколько раз превышает таковое у обыкновенного Li-ion накопителя.

Ещё один, весьма значимый момент: по напряжению заряда/разряда Swing 5300 соответствуют остальным Lithium-ion источниками питания. То есть, их можно юзать с той же электроникой и комбинировать в параллель с обычными «летними» элементами, для создания более ёмкого накопителя энергии.

Изделия можно юзать как в холодное время года, так и жарким летом. Можно использовать и в «переходной» период: к примеру в марте, когда всё ещё можно «попасть» на морозы, но в то же время уже достаточно много солнечных дней.

Что по деньгам? Вполне употребимо — цена как на традиционный качественный Lithium-ion.(Купить на AliexPress)

Кстати сказать, изначально ориентир фирмы Boston Power был в первую очередь на разнообразные электрифицированные средства передвижения, где устойчивость к морозам и большой ресурс стояли во главе угла. Также их разработчики работали в направлении альтернативной энергетики. А вот и изюминка: сейчас источники питания Boston Power активно покапает NASA! Так что, в вашем распоряжении за доступную себестоимость могут оказаться чуть ли не «космические технологии»!

Заключение

Бессмысленно спорить с тем фактом, что запас хода у одного и того же электронакопителя зимой будет скромнее, чем при плюсовой температуре. К сожалению, от временного снижения ёмкости АКБ в зимнее время — никуда не деться!

По вопросам зарядки и хранения, ответ прост — всё это нужно делать исключительно при положительных температурах. Если источник энергии нужно установить на подзарядку, а он переохлаждён, занесите его в тёплую комнату, подождите 2-3 часа пока изделие нагреется, и только потом подключайте к нему зарядное устройство.

Источник