Просто о сложном: правила эксплуатации аккумуляторных батарей

Аккумуляторы стали неотъемлемой частью современной жизни. Они есть в телефонах, ноутбуках, камерах и автомобилях, поэтому стоит знать, какими батареями вы пользуетесь и как правильно их эксплуатировать

«Для определенных типов аккумуляторов лучший способ продлить срок их службы – работать с устройством до полной разрядки, затем заряжать батарею до полной зарядки, – говорит профессор Мария Скиллас-Казакос, преподаватель химического машиностроения в Университете Нового Южного Уэльса. – Поэтому некоторые батареи, в основном никель-кадмиевые и никель-металлгидридные, имеют склонность к проблеме снижения напряжения, которая известна как «эффект памяти».

Это происходит, когда не полностью разряженная батарея периодически «подзаряжается» до неполной зарядки. Через какое-то время такого использования зарядить батарейку до определенного уровня становится очень сложно; это значит, что со временем батарея будет способна работать все меньшее количество времени между зарядками. В большинстве случаев причинами возникновения проблемы «эффекта памяти» в никель-кадмиевых батареях являются перегрузка батареи и плохо разработанные зарядные устройства», – говорит Скиллас-Казакос.

Многие предметы бытовой электроники, такие как ноутбуки и камеры, с некоторых пор работают на литий-ионных аккумуляторах, которые не страдают от «эффекта памяти».

Рекомендуется, чтобы подобные батареи получали регулярную полную зарядку 8 часов, говорит Скиллас-Казакос; если это возможно, также рекомендуется полностью разряжать и полностью заряжать батарею приблизительно каждый 30-й раз. Это уменьшает вероятность того, что аккумулятор выйдет из баланса, и помогает поддержать точность «расходометра питания» устройства.

Как они работают?

Кадмий-никелевые (Ni-Cd) батареи, представляющие оригинальный тип аккумулятора, популярного для устройств в бытовой электронике, используют гидроокись никеля и электроды кадмия с гидроокисью калия как электролита. Они в основном уже заменены никель-металлгидридными (Ni-MH) батареями.

Батареи Ni-MH, которые используются в бытовой электронике и устанавливаются в электромобилях, предлагают вдвое большую плотность энергии по сравнению с Ni-Cd батареями. Кроме того, они считаются менее экологически вредными, поскольку не содержат тяжелых металлов, таких как кадмий.

У обоих типов батареи длительный период эксплуатации и срок годности, если использовать их правильно, говорит Скиллас-Казакос.

В зависимости от применения эти типы аккумуляторов служат в среднем от 500 до 800 зарядных циклов или приблизительно три года, поэтому чем чаще перезаряжать батарею, тем короче продолжительность ее жизни.

«Главная причина полной потери функциональных возможностей батареи состоит в том, что секции аккумулятора теряют баланс между собой», – говорит Скиллас-Казакос.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы сделаны из слоистых листов алюминиевой фольги, покрытой окисью кобальта; это работает как катод с анодом, покрытые медным листом углерода. Электроды отделены пластмассовым сепаратором и погружены в литиевую среду электролита.

Литий-ионные аккумуляторы производят еще более высокие энергетические уровни, чем батареи Ni-MH, не содержат токсичных материалов, таких как кадмий или ртуть, и они приблизительно на 35% легче, чем другие типы батарей.

Будущее

В то время как литий-ионные аккумуляторы остаются предпочитаемым источником энергии для портативных электронных устройств, таких как ноутбуки, тем не менее они будут заменены (например, в электромобилях) в будущем литиево-кислородными (Li-O2) батареями, предсказывает Скиллас-Казакос.