Литий-ионные аккумуляторы дороги, а большие аккумуляторные блоки, такие как в электромобилях, электромотоциклах и электровелосипедах, обычно составляют самую большую статью расходов на весь транспорт. Поэтому разумно позаботиться о том, чтобы ваши аккумуляторы прослужили как можно дольше и счастливее. Присоединяйтесь к Electrek, чтобы узнать, почему литий-ионные аккумуляторы выходят из строя, и как вы можете увеличить и даже удвоить срок службы своих аккумуляторов.
Чтобы понять, как увеличить срок службы литий-ионных аккумуляторов, сначала нужно понять, почему они выходят из строя. Короткий ответ заключается в том, что, по сути, в каждом цикле зарядки и разрядки между электролитом и электродами внутри элемента литий-ионного аккумулятора происходят очень мелкие паразитные реакции, которые накапливаются со временем и уменьшают количество энергии, которое элемент может хранить и выдавать.
Это, конечно, очень упрощенное объяснение, но на данный момент его достаточно, поскольку мы просто хотим знать, как избежать этой паразитной реакции или, по крайней мере, замедлить ее, чтобы аккумулятор прослужил как можно дольше.
Если вы хотите узнать больше подробностей о процессе выхода из строя литий-ионных аккумуляторных элементов, я настоятельно рекомендую посмотреть лекцию профессора Джеффа Дана по этой теме. Джефф Дан — руководитель исследовательского партнерства Tesla в области аккумуляторов с Университетом Далхаузи, а его студент-протеже сейчас возглавляет программу Tesla по долговечности аккумуляторов. Его лекция длится более часа, но она того стоит, если вы такой же фанат аккумуляторов, как и я.
Что вызывает паразитные реакции, приводящие к выходу из строя литий-ионных аккумуляторов?
Существует два основных фактора, ускоряющих неизбежный износ вашего аккумулятора:
- Высокие температуры
- Увеличенное время пребывания при высоких напряжениях (т. е. высокий уровень заряда)
Оба эти фактора ускоряют выход из строя литий-ионных аккумуляторов. По словам Джеффа Дана, высокие температуры усугубляют паразитные реакции, происходящие в электролите литий-ионного аккумулятора, а высокие уровни заряда обеспечивают дополнительную производительность в течение нескольких циклов, за которыми следует резкое снижение производительности и гораздо более быстрое ухудшение состояния элемента.
К счастью для нас, оба эти фактора можно контролировать, чтобы аккумуляторы прослужили как можно дольше. Следующие простые шаги помогут значительно увеличить срок службы практически любых литий-ионных аккумуляторов.
Как продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов
Первое, что следует сделать, — это не допускать перегрева аккумулятора. К счастью, многие электромобили в некоторой степени решают эту проблему. Автомобили Tesla, а также Chevy Bolt/Volt используют активное охлаждение, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора, тогда как Nissan Leaf полагается на пассивное воздушное охлаждение, что делает перегрев аккумулятора еще более значительным фактором для этих автомобилей.
Более серьезная проблема перегрева, которую вы можете лучше контролировать, — это перегрев во время зарядки. Даже в автомобилях с активным охлаждением аккумулятора он все равно значительно нагревается во время зарядки, особенно при быстрой зарядке или сверхбыстрой зарядке. Хотя сверхбыстрая зарядка удобна, когда вам нужно быстро вернуться на дорогу, она очень вредна для срока службы аккумулятора, если выполняется часто. Чтобы ваш аккумулятор прослужил как можно дольше, вам следует стараться заряжать его с меньшей скоростью, что позволит аккумулятору оставаться более прохладным и счастливым. Более длительная зарядка каждую ночь гораздо лучше, чем сверхбыстрая зарядка во время обеда каждый день.
Далее, по возможности, старайтесь заряжать до более низких уровней, особенно если автомобиль будет стоять длительное время. Хотя видеть на индикаторе заряда «100%» может быть утешительно, вашему аккумулятору от этого далеко не комфортно.
Джефф Дан утверждает, что зарядка до уровня ниже 100% может оказать большое влияние, уменьшая скорость деградации аккумулятора.
Изображение: Grin Technologies
Большинство людей не используют всю емкость аккумулятора своего электромобиля каждый день и редко нуждаются в полной зарядке до 100%. Заряжая литий-ионный аккумулятор до 80%, можно продлить срок его службы вдвое, согласно Grin Technologies. Эта канадская компания проводила такие испытания при разработке регулируемого зарядного устройства, предназначенного для электровелосипедов и других легких электромобилей.
Важно отметить, что наибольший вред от высоких уровней заряда наносится, когда аккумулятор длительное время находится на этих высоких уровнях. Я знаю многих людей, которые впадают в панику, узнав о влиянии высоких уровней заряда, причем некоторые навсегда отказываются от 100% зарядки.
Но 100% зарядка не является большой проблемой в малых дозах. Если вы планируете дальнюю поездку и собираетесь отправиться в путь вскоре после завершения зарядки, 100% зарядка окажет очень незначительное влияние на срок службы вашего аккумулятора. Однако, если вы собираетесь оставить аккумулятор неиспользованным на многие дни или недели, уровень заряда от 30% до 60% будет гораздо более полезен для аккумуляторов в долгосрочной перспективе.
Применимо ли это ко всем литий-ионным аккумуляторам?
Теоретически да, хотя LiFePO4 аккумуляторы не так сильно подвержены влиянию высоких уровней заряда, как остальные литий-ионные аналоги. Но в целом, эти правила применимы ко всем литий-ионным аккумуляторам: от вашего электромобиля до вашего мобильного телефона и даже электрической зубной щетки. Профессор Дан даже шутит, что вам будет полезно держать ноутбук в холодильнике, когда вы им не пользуетесь, если вы действительно хотите экстремально увеличить срок службы аккумулятора.
В большинстве случаев эти простые методы могут значительно увеличить срок службы вашего аккумулятора и легко реализуются. Избегайте сверхбыстрой зарядки электромобиля, если это не необходимо. Ставьте свой электровелосипед в тень, когда это возможно. Не оставляйте ноутбук и телефон под солнцем или в горячей машине, и избегайте зарядки устройств с литий-ионными аккумуляторами до 100%, если это возможно.
К сожалению, я не знаю ни одного производителя телефонов или ноутбуков, который бы облегчал 80-90% зарядку, вероятно, потому, что они предпочитают продавать вам новый продукт через пару лет. Но если вы не собираетесь пользоваться устройством в течение некоторого времени, убедитесь, что оно не заряжено полностью, прежде чем выключить его и убрать в ящик. Ваш аккумулятор будет вам благодарен.