Литий-ионный аккумулятор: что сокращает ресурс

Ресурс литий-ионного аккумулятора сокращают высокая температура, глубокий разряд и длительное хранение полностью заряженным. Чем чаще батарея работает в таких условиях, тем быстрее она теряет ёмкость.

Износ зависит не от одного «вредного» действия, а от сочетания температуры, уровня заряда и режима использования. Поэтому литий-ионный аккумулятор не обязательно разряжать до нуля или постоянно держать на зарядке: важно, как долго он остаётся горячим и при каком уровне заряда хранится.

• около 2–3 лет срок службы литий-ионного аккумулятора напряжением 3.7 В
• 300–1,000 циклов циклы зарядки и разрядки для аккумулятора напряжением 3.7 В
• около 2 процентов в месяц потери аккумулятора при 0°C и заряде 50 процентов
• до 35 процентов потери аккумулятора при 60°C
• 10–15 лет средний срок службы батареи электромобиля

Как устроен литий-ионный аккумулятор?

Литий-ионный аккумулятор хранит энергию за счёт перемещения ионов лития между катодом и анодом через электролит.

При зарядке ионы движутся от катода к аноду, а при разрядке — в обратном направлении. Электролит внутри элемента пропускает ионы, но не электроны: ток для питания устройства проходит по внешней цепи.

Одна химия — разная конструкция

В телефоне, ноутбуке и электромобиле аккумулятор питает устройство, однако его устройство и управление зависят от применения. Батарея может состоять из отдельных элементов, а система управления контролирует их работу и заряд. Поэтому аккумулятор электромобиля и батарея телефона различаются не только размером.

Со временем ёмкость аккумулятора снижается: он хранит меньше энергии, чем в начале эксплуатации. На износ влияет, в частности, длительное пребывание полностью заряженной батареи в таком состоянии. Это не означает, что зарядка до полного уровня сразу повреждает аккумулятор, но постоянно держать его полностью заряженным нежелательно.

Напряжение зарядки тоже важно: неправильное напряжение ускоряет износ и может привести к возгоранию. Поэтому используйте подходящее зарядное устройство и не оставляйте повреждённую или перегревающуюся батарею без внимания.

Что цикл зарядки говорит о ресурсе батареи?

Число циклов показывает, сколько раз аккумулятор суммарно отдал заряд, но не предсказывает точную дату замены: один цикл не обязательно равен одной зарядке от нуля до полного.

Цикл складывается из частичных разрядов. Например, если аккумулятор сначала использовал часть заряда, затем его подзарядили, а позже он отдал остаток, это использование может в сумме составить полный цикл. Поэтому число подключений к зарядному устройству не равно числу циклов.

Как читать число циклов

Для литий-ионного аккумулятора напряжением 3,7 В ориентир составляет около 2–3 лет службы или 300–1 000 циклов зарядки и разрядки. Это широкий диапазон: циклы помогают оценить, насколько активно использовали батарею, но сами по себе не показывают, когда именно она перестанет держать заряд.

На ресурс влияет и то, как батарея хранится. Длительное пребывание полностью заряженного аккумулятора ускоряет износ, поэтому для хранения лучше не оставлять его надолго на полном заряде. Если устройство быстро разряжается, учитывайте не только счётчик циклов, но и фактическое время работы.

Чем ресурс батареи электромобиля отличается от ресурса аккумулятора телефона?

Ресурс батареи электромобиля отличается от ресурса аккумулятора телефона масштабом батареи и условиями эксплуатации, поэтому напрямую сравнивать эти показатели нельзя.

Средний срок службы батареи электромобиля составляет 10–15 лет. Батареи электромобилей выдерживают до 3–5 тысяч циклов зарядки. Эти значения описывают тяговую батарею машины, а не аккумулятор телефона или ноутбука: у устройств разные батарейные системы и режимы работы.

• Электромобиль: срок службы зависит от рекомендаций производителя и состояния конкретной батареи. При оценке машины учитывайте её фактическое состояние и проверяйте историю обслуживания.
• Телефон или ноутбук: циклы и срок службы автомобильной батареи нельзя использовать как прогноз для устройства. Для него важны рекомендации производителя именно этой модели.

Правильная зарядка помогает сохранить работоспособность батареи электромобиля, но универсального режима для всех машин нет. Перед покупкой подержанного электрокара уточните, как проверить состояние батареи и какие ограничения по зарядке указаны производителем.

Как температура и полный заряд ускоряют износ?

Высокий заряд и высокая температура ускоряют износ литий-ионного аккумулятора: чем дольше он хранится полностью заряженным и чем сильнее нагревается, тем быстрее сокращается его ресурс.

Для батареи важны одновременно уровень заряда и время хранения. Если телефон или ноутбук долго остаётся подключённым к зарядке после достижения полного заряда, аккумулятор продолжает находиться в состоянии, которое ускоряет старение. Жара усиливает нагрузку — особенно когда устройство заряжается или лежит в нагретом месте.

Как температура влияет на потери

При заряде 50 процентов аккумулятор теряет около 2 процентов в месяц при 0°C; при 60°C потери достигают 35 процентов. Эти значения показывают, насколько важно не оставлять батарею надолго в жаре.

• Телефон: не оставляйте его под прямым солнцем или на зарядке в нагретом месте.
• Ноутбук: не храните его в горячем салоне автомобиля, особенно подключённым к зарядке.
• Внешний аккумулятор: уберите его с солнца и не оставляйте в закрытой машине, где он может нагреться.

Горячий салон автомобиля и прямое солнце — простые ситуации, которых стоит избегать. Если устройство нагрелось, отключите его от зарядки и перенесите в прохладное место.

Почему напряжение батареи электромобиля не сравнить с напряжением аккумулятора телефона?

Напряжение тяговой батареи электромобиля нельзя напрямую сравнивать с напряжением аккумулятора телефона: это разные части системы и разные масштабы питания.

В массовых электромобилях часто используют системы примерно на 400 В, а в части современных электрокаров — около 800 В. Эти значения относятся ко всей тяговой системе, а не к отдельному элементу батареи. В автомобиле также есть низковольтная сеть на 12 В или 48 В: она питает вспомогательное оборудование, тогда как тяговая часть работает на сотнях вольт.

Почему важно подходящее напряжение

Неправильное напряжение при зарядке постоянно нагружает батарею, ускоряет её износ и может привести к возгоранию. Поэтому зарядное устройство должно быть рассчитано на конкретную батарею и автомобиль.

• Тяговая система — сотни вольт; её напряжение не описывает напряжение одного элемента.
• Низковольтная сеть автомобиля — 12 В или 48 В; это отдельная часть электросистемы.
• Повреждённое зарядное устройство использовать нельзя: прекратите зарядку и замените его на подходящее.

Когда привычные советы о зарядке не работают?

Ограничение заряда не останавливает старение литий-ионного аккумулятора: он изнашивается и при обычной эксплуатации, а длительное хранение полностью заряженным ускоряет потерю ресурса.

Число циклов зарядки — лишь один показатель. Оно не учитывает температуру батареи и время, которое она проводит при полном заряде, поэтому само по себе не описывает её состояние.

В электромобилях применяют разные химические составы литий-ионных батарей, в том числе NMC, NCA и LFP. Для них не стоит выбирать режим зарядки только по общему совету: сверяйте ограничения и рекомендации с руководством конкретной модели.

Когда зарядку нужно прекратить

Вздутие, перегрев или видимое повреждение аккумулятора — повод немедленно остановить зарядку. Не продолжайте пользоваться батареей и не пытайтесь проверять её другим зарядным устройством: обратитесь в сервис.

Частые вопросы

Ключевые выводы

• Длительный полный заряд ускоряет износ литий-ионной батареи.
• Температура 60°C связана с потерями до 35 процентов.
• Элемент 3.7 В служит около 2–3 лет или выдерживает 300–1,000 циклов.
• Срок службы батареи электромобиля оценивается в 10–15 лет, но это не показатель для телефона.

Путеводитель по теме: «Наука»: полное руководство