Срок службы аккумулятора автомобиля

Аккумулятор в смартфоне почему он стареет

Константин Иванов

Каждый из нас замечал, как велика разница между тем, как держит заряд новенький смартфон и как – аппарат, проживший год или больше. И если ваше устройство служит вам уже довольно долго, оно может не жить от одной зарядки и полного дня. Почему так происходит?

Аккумулятор: как это работает?

Никакой магии здесь нет, только электричество. Для того, чтобы понять, почему теперь вам чаще требуется заряжать смартфон, вначале надо в самых общих чертах разобраться, как вообще работает аккумулятор.

Электричество, как и любая энергия – это не то, что можно просто взять и создать. То, что мы называем «производить электричество», это всего лишь перевод одного вида энергии в другой. В аккумуляторе используется химическая реакция, чтобы создать электрический заряд, который со временем может быть измерен. Для создания этого заряда могут использоваться различные материалы, и они дадут различный результат. В наших смартфонах используются аккумуляторы на основе лития, поскольку они производят достаточно энергии при приемлемой стоимости.

Внутри аккумулятора смартфона вы найдете три важных для нашего разговора компонента. Это отрицательный электрод (называется анодом и обычно делается из графита), положительный электрод (называется катодом и сделан из сплава лития и других металлов) и раствор электролита. Реакция, которая происходит с участием этих трех компонентов, проста в своей основе и позволяет использовать их для накопления энергии. Когда вы заряжаете электроды (в процессе использования зарядного устройства), ионы лития получают положительный заряд и притягиваются к отрицательно заряженному электроду. Когда вы снимаете смартфон с заряда, эти ионы лития начинают терять свой положительный заряд и перестают притягиваться к отрицательно заряженному электроду. Чем дольше вы тратите энергию заряженной батареи, тем больше увеличивается количество ионов лития, которые лишены заряда. Так происходит до момента, когда заряженных ионов не остается в количестве, достаточном для того, чтобы аккумулятор выдавал хоть какую-то энергию, и тогда он оказывается разряженным. Затем мы снова ставим смартфон на зарядку, и цикл повторяется.

«Цикл» здесь является очень важным понятием. Аккумуляторы создаются для того, чтобы сохранять энергию, и измерить срок их службы в единицах времени очень сложно. Например, у вас батарея прослужит два года, а у кого-то – всего полгода, потому что она будет по-разному использоваться. Так что мы можем только предполагать, сколько проживет аккумулятор, а срок этот будет измеряться в циклах заряда. Обычный аккумулятор в смартфоне разработан так, чтобы выдержать около 500 – 600 циклов (цикл определяется как заряд полностью разряженного аккумулятора до 100% и затем разряд его до нуля). Заряд наполовину рязряженного аккумулятора, а потом разряд его до 50% — это неполный цикл, вот почему вам рекомендуют заряжать смартфон до того, как он разрядится в ноль, а также не советуют пытаться одурачить систему таким образом и отодвинуть наступление того самого, 500-го цикла. Конечно, это так не работает, поскольку ваш аккумулятор не ведет подсчет циклов заряда. Пять сотен – это приблизительная оценка.

Однако срок службы может измеряться в циклах, принимая во внимание то, что происходит, когда вы заряжаете батарею, и то, как это влияет на последующие циклы заряда, количество энергии, которое аккумулятор может накопить, и возможное напряжение.

Заклятые враги – окисление и энергоэффективность

Электромобили – уже реальность, а аккумуляторы, которые в них используются, безумно дороги. Поэтому проводилось множество исследований на тему того, почему литий-ионные батареи деградируют со временем. Результаты применимы и к менее дорогим (но все же недешевым!) батареям наших смартфонов. И виной всему химические изменения, которые происходят во время зарядки.

Итак, мы знаем, что при заряде аккумулятора ионы лития получают положительный заряд и притягиваются к отрицательному электроду. По мере того, как притягивается все больше и больше заряженных ионов, увеличивается разность потенциала между положительным и отрицательным электродом, известная как напряжение. Когда она достигает определенного значения, аккумулятор считается полностью заряженным. Когда аккумулятор разряжается, происходит противоположный процесс: разность потенциала уменьшается, пока не достигнет нуля, поскольку на отрицательном электроде больше не остается положительно заряженных ионов. Но это не означает, что отрицательный электрод остается таким же, каким был до начала процесса.

Читайте также:  Лада Ларгус Кросс 2018 в новом кузове комплектации и цены, фото

Электроды окисляются. Точно так же вода и воздух заставляют железо ржаветь. Литий, графит и соли электролита заставляют электрод окисляться. Когда каждый положительно заряженный ион отделяется от анода, он оставляет после себя микроскопический слой частиц, который химически соединен с графитовым анодом. Это частички, состоящие из атомов оксида лития и карбоната лития, ни у одного из этих веществ нет таких же химических или электрических свойств, что у графита. Этот слой мешает во время цикла заряда/разряда, меняя разность потенциала (напряжение) и количество заряженных ионов, которые способен привлечь электрод. Очевидно, изменения будут заметными. Если вы продолжите использовать аккумулятор и заряжать его, как вы обычно это делаете, наступит момент, когда он не сможет накопить достаточно энергии, чтобы включить ваш смартфон.

Различные виды сплавов лития, как и различные соли, которые используются в растворе электролита, оказывают влияние на то, насколько много таких частичек остается на электроде, но материалы, которые обеспечивают более чистый цикл, необязательно являются самыми лучшими, поскольку они не могут обеспечить достаточного накопления энергии. В смартфонах нам требуются аккумуляторы с большой емкостью и малым расходом энергии, поскольку они безопаснее, чем более мощные батареи, и стоят меньше, а нам требуется, чтобы они обеспечивали энергией наши устройства как можно дольше. В электрическом транспорте можно использовать очень емкие и очень мощные аккумуляторы, поскольку они защищены прочным корпусом, с меньшей вероятностью будут повреждены, а машине между зарядками потребуется проехать большое расстояние. Однако стоимость замены аккумулятора для автомобиля Tesla модели S – $12 000. Частично причина такой цены кроется в стоимости материалов, которые требуются для изготовления литий-никель-кобальт-алюминий-оксидного аккумулятора, в отличие от обычного литий-кобальтового аккумулятора в смартфоне, который не рассчитан на такое же количество циклов.

Напряжение имеет значение

Один из важнейших факторов, влияющих на количество циклов, которые может проработать литий-ионный аккумулятор, это его напряжение. Телефоны и автомобили – не единственная область применения литиевых батарей, в США в 2015 Департамент энергетики потратил много времени и средств, чтобы разобраться, чем связаны проблемы и как их решить – ведь в спутниках используются аккумуляторы на основе лития и солнечные элементы. И помимо конструкции аккумулятора, негативным фактором, влияющим на срок службы, оказалось номинальное напряжение заряда и номинальное напряжение самого аккумулятора.

Химический процесс, благодаря которому работает литиевый аккумулятор, приводит к деградации анода, как говорилось выше. Но если вы заряжаете аккумулятор под напряжением более 3.9 В, похожая деградация происходит и с катодом, что наполовину сокращает срок службы аккумулятора. Напряжение заряда и напряжение аккумулятора по сути являются одним и тем же, поскольку возбуждаются все компоненты батареи, а кроме того, зарядка вызывает нагревание, и чем больше напряжение заряда, тем больше будет нагрев. Нагревание, которое происходит, когда возбуждающее аккумулятор напряжение превышает 3.9 В, усиливает деградацию катода.

Другими словами, напряжение, которое требуется для современного телефона, чтобы быстро зарядить его батарею, делает проблему нерешаемой. Это видно любому, кто использует дрель на батарейках. 12 или 14-вольтовые батарейки в инструменте даже близко не живут столько же, сколько те, что используются в наших телефонах. Они имеют большее напряжение, заряжаются под большим напряжением, они намного горячее и заметно портятся всего лишь через несколько циклов. Это те же самые простые аккумуляторы на основе лития, как и в телефоне, поскольку если использовать материалы, как в батареях Tesla S, это будет слишком дорого, и долго они не прослужат. К счастью, большая часть материалов идет в переработку, и мы не тонем в батареях от электроинструмента, в которых литий стоит дороже золота.

Хорошая новость: компании, которые производят литиевые аккумуляторы, стараются улучшить ситуацию. Тот, кому удастся создать батарею, которая сможет служить заметно дольше, заработает много денег. А нам остается только заряжать наши телефоны тогда, когда они в этом нуждаются, и понимать, что нет никакого заговора производителей аккумуляторов с целью заставить нас чаще покупать новые устройства.

Читайте также:  Модель поведения велосипедиста на дороге

Батарея Nissan Leaf рассчитана на 22 года эксплуатации

В заявлении, сделанном управляющим директором Renault-Nissan Energy Services Франциско Каррансом, значится, что популярный электрокар Nissan Leaf при выпуске получает от производителя расчетный срок службы в 10 лет. А вот его батарея, как оказалось, проживает 22 года. Таким образом, аккумулятор способен бесперебойно работать на 12 лет дольше, чем машина.

Данная информация была озвучена в свете разъяснений Nissan, что компания находится в процессе разработки технологий повторного использования отработанных аккумуляторных батарей.

С 2011 года Nissan продал более 400 000 электромобилей Nissan Leaf. Опыт продаж и эксплуатации этих автомобилей показал, что аккумуляторы служат гораздо дольше, чем сами машины.

Карранс заявил – Nissan сейчас находится в активном поиске умных, эффективных и безопасных технологий, которые бы могли дать вторую жизнь батарее. Это позволило бы владельцам электрокаров возвращать себе часть денег, изначально вложенных в немалую стоимость авто на электротяге.

Несколько проектов такого рода у Nissan уже существует. Например, в 2018 году на стадионе Johan Cruijff ArenA в Амстердаме была запущена установка по хранению энергии мощностью 3 МВт. Кроме того, из отработанных батарей от Лифа Nissan делает накопители Nissan Energy Solar для солнечных панелей, которые питают дома и уличные фонари японских городов.

По словам Карранса, существуют и иные проекты, но пока они находятся в стадии тестирования. Но, уже сейчас компания видит, что у этой стратегии большой потенциал. «Чем больше мы исследуем, тем больше находим различных полезных применений для старых аккумуляторов».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сколько служит аккумулятор и как увеличить срок службы

Аккумуляторные батареи (АКБ) используются в автомобилях для «Пуска» двигателя и для работы электрических устройств. И хотя основным источником электроэнергии является генератор автомобиля, АКБ поддерживает постоянный уровень разности потенциалов на клеммах (+) и (–). О том, как поддерживать заряд батареи, увеличить срок службы АКБ узнаете ниже.

Обслуживаемые и необслуживаемые АКБ

Батареи, которые включают электролит и используют химическую реакцию серной кислоты, воды и свинцовых пластин, называются свинцово-кислотными батареями. Наиболее распространенными типами батарей являются тип влажных ячеек, и они нуждаются в регулярном обслуживании, добавляя воду. Если вы забыли регулярно добавлять воду, эти батареи могут высохнуть и «рассыпаться».

В необслуживаемых гелевых батареях серная кислота находится в форме геля. Такая технология называется AGM. Батареи герметизированы системой газоотвода избыточного давления. Вот их преимущества:

Узнай время зарядки своего аккумулятора

  • отсутствует риск утечки электролита;
  • они безопасны;
  • устойчивы к вибрации и ударам;
  • не производят пары водорода, поэтому не нужно беспокоиться о том, чтобы их помещать в специальную вентилируемую область, заряжая их.

Будучи батареями с глубоким циклом, они имеют более высокую разрядность. Необслуживаемая АКБ восстанавливается, даже если остается разряженной в течение некоторого времени, в отличие от батарей с влажной ячейкой. AGM-аккумуляторы долговечны, срок службы не менее 10 лет. Такое возможно при условии нормальной работы электрооборудования, в частности генератора и регулятора напряжения, не допускающих перезаряда батареи сверх нормы.

К необслуживаемым относятся батареи по технологии Са/Са, где положительные и отрицательные решётки электродов сделаны из сплава свинца с кальцием.

Долив воды в аккумулятор

Эта технология привела к такому понятию, как необслуживаемая батарея, потому что все, что нужно для нормальной работы – это просто добавление воды.

Есть батареи, где этого делать не надо. Просто стараться не допускать глубокого разряда. После нескольких таких разрядов, восстановить работоспособность АКБ проблематично. Еще один популярный тип батарей – гибридный, где положительные электроды – свинцовый сплава с сурьмой, а отрицательные – с кальцием. Эти батареи бывают с пробкой и окошком уровня.

Действия для продления срока службы аккумулятора

Есть несколько шагов, которые каждый может предпринять, чтобы заботиться об АКБ для достижения ожидаемого срока службы.

Помните! Безопасность является приоритетом. Электролит – опасное вещество! Это серная кислота определенной концентрации.

Знай свою батарею: значение маркировки

Убедитесь, что вы знаете, когда ее произвели и как долго она прослужит. Каждый автомобильный аккумулятор, маркируется месяцем и годом изготовления. Нет стандартной международной маркировки. Американская (США) буквенно-цифровая, начинающиеся с «А» соответствуют январю, поэтому «С», например, означает март.

Читайте также:  Можно ли по закону оставлять коляску или велосипед в подъезде

Номер является последней цифрой года, поэтому «15» означает 2015 год. 60 месяцев (5 лет) с даты выпуска – приблизительная оценка нормального срока службы батареи, но многие факторы могут сдвинуть сроки в ту или иную сторону. Тем не менее, помните эту дату, если ваша батарея начинает проявлять признаки истощения, например, проблемы с запуском автомобиля или затемнением света.

Если аккумулятор относительно новый его перезаряжают. Если он существует уже несколько лет, возможно потребуется замена в ближайшее время.

Маркировка автомобильных аккумуляторов

Отключите электрооборудование, когда покидаете автомобиль на длительное время

Распространенная причина преждевременного истощения батареи – фары и / или внутренние огни, оставленные на ночь, особенно если вы склонны быть обычным виновником этой практики. Некоторые новые автомобили имеют функцию автоматического отключения.

Иногда звуковой сигнал или другое предупреждение, дающее вам знать, что ваши фары включены, может быть трудно отличить от других звуков. Если это так, то готовьтесь привыкнуть проверять выключены ли огни. Для типичной автомобильной батареи, за одну ночь с включенными огнями, АКБ разрядится на столько, что автомобиль не запустится, даже летом.

Используйте аксессуары экономно, когда двигатель выключен

Современные генераторы переменного тока не имеют проблем с тем, чтобы аккумулятор заряжался при работе двигателя. Постарайтесь ограничить время, затрачиваемое на использование аксессуаров с выключенным двигателем.

Иногда бывает заманчиво оставлять своих пассажиров в машине с музыкой или кино, но ограничьте время. Кроме того, имейте в виду, что системы безопасности автомобиля являются постоянным источником истощения батареи при постановке на охрану. Если машина хранится в гараже, то имеет смысл отключить сигнализацию, если не думаете ездить в ближайшее время.

Контролируйте производительность батареи

Лучший признак, что батарея потеряла производительность, это затрудненный запуск автомобиля. Это не означает, что ваша батарея села навсегда. Возможно, вы сможете ее зарядить. Но вы не должны сознательно оставлять батарею в истощенном состоянии более чем на несколько дней, потому что свинцово-кислотные батареи должны постоянно находиться под полным зарядом, чтобы избежать болезни, называемой «сульфатированные пластины».

Поэтому проверьте заряд батареи, пусть генератор поработает около 30 минут, чтобы зарядить батарею автоматически, либо доставьте аккумулятор в сервисный магазин, проверьте и зарядите аккумулятор. Делайте это раз в полгода и аккумулятор отблагодарит вас за это долгими годами службы.

Отсоедините АКБ при длительном простое

Если вы знаете, что не будете использовать свой автомобиль в течение нескольких недель, рекомендуется также дать батарее отдохнуть, так как небольшое количество тока продолжает течь, даже если система безопасности отключена. Отсоединение отрицательного кабеля аккумулятора (как правило, обозначается большим знаком минус) помогает, но имеет нежелательный побочный эффект уничтожения всех электронных настроек. Лучше подключите автоматическое зарядное устройство, которое поддержит заряд аккумулятора и сохранит настройки.

Время зарядки автомобильного аккумулятора

Зависит от некоторых факторов, в том числе:

  • доступный оставшийся заряд после того, как он был ранее использован;
  • мощность зарядки и настройка используемого заряда;
  • устройство для зарядки АКБ.

Зарядка автомобильного аккумулятора

Поэтому для высокоскоростного зарядного устройства может потребоваться немного времени около 4-5 часов, чтобы зарядить батарею, но это зависит от степени истощения АКБ, а также какую емкость аккумулятора заряжаете. Например, если батарея на 12 вольт, для ее зарядки потребуется меньше времени, чем при зарядке батареи на 24 вольта.

Для АКБ, у которых уровень и плотность электролита находятся в допустимых нормах, потребуется минимальное время для полной зарядки. Заряд, используемый при зарядке аккумулятора, также будет определять, сколько времени потребуется батарее для его полной зарядки.

Помните! Чем ниже плотность электролита, тем вероятнее его кристаллизация при низких температурах. Проверяйте плотность автомобильным ареометром.

Выполняя выше перечисленные рекомендации, сможете превысить срок работы аккумулятора. И не важно, какие аккумуляторы в автомобиле, главное, чтобы их емкость в А/ч соответствовала рекомендации производителя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector