Перейти к содержанию

Циклический ресурс аккумулятора (cycle life)

Цифра «500 циклов» в описании аккумулятора не означает, что на 501-м цикле он перестанет работать. Это число циклов в определённых условиях испытания, после которого ёмкость упала до заданной доли. Разбираем, что влияет на ресурс и как его не растратить.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Циклический ресурс (cycle life) — число циклов заряда-разряда, которое аккумулятор выдерживает, пока его ёмкость не упадёт до заданной доли начальной. Цикл и порог задают условия испытания: ток заряда и разряда, напряжения окончания, паузы, температура. Без этих условий число циклов ничего не говорит.

Типичные цифры

ХимияРесурсИсточник
Li-ionоколо 500 цикловTI SLUAAR1, табл. 1-1
LiFePO4около 2000 цикловTI SLUAAR1, табл. 1-1
NiMHдо 1000 циклов в идеальных условияхEnergizer, NiMH Handbook
Суперконденсаторпорядка 500 тысяч цикловTI SLUAAR1, табл. 1-1

Это ориентиры для сравнения химий, а не гарантия. Конкретная ячейка описана кривой в даташите: у Molicel INR-18650-P28A это ёмкость в процентах от начальной по номеру цикла при разряде 10 и 20 А до 2,5 В и заряде по алгоритму CC/CV до 4,2 В.

Что сокращает ресурс

Energizer перечисляет факторы для NiMH, и они почти дословно применимы к литиевым ячейкам:

  • глубина разряда — чем глубже разряжают в каждом цикле, тем меньше циклов;
  • ток — большой C-rate при заряде и разряде ускоряет старение; Energizer отдельно предупреждает, что заряд быстрее чем за час сокращает ресурс NiMH;
  • температура — нагрев при работе и заряд вне допустимого диапазона;
  • перезаряд и переразряд — выход за пределы напряжений, на которые рассчитана химия;
  • хранение и возраст — ёмкость теряется и без циклов.

Заряд не до конца

Литиевая ячейка меньше стареет, если её не держать при максимальном напряжении. TI в записке SLUAAR1 пишет, что заряд до меньшей степени заряженности снижает деградацию ёмкости. Обратная сторона — в каждом цикле доступна только часть ёмкости, а при неточном напряжении заряда потери ещё больше. Сравнение химий и практические советы по эксплуатации — в статье «Аккумуляторы и батарейки».

Частые вопросы

Что происходит с аккумулятором, когда ресурс исчерпан?

Он продолжает работать, но с меньшей ёмкостью и обычно с большим внутренним сопротивлением, поэтому под нагрузкой напряжение проседает сильнее. Ресурс в даташите — это число циклов до заданного падения ёмкости в конкретных условиях испытания, а не момент отказа.

Почему у одного и того же аккумулятора разный ресурс в разных источниках?

Потому что ресурс зависит от условий: тока заряда и разряда, напряжения окончания заряда, глубины разряда и температуры. Molicel для P28A приводит кривые ресурса при разряде 10 и 20 А с паузами между циклами. При других токах и температуре число циклов будет другим, поэтому сравнивать можно только цифры, полученные в одинаковых условиях.

Как продлить ресурс литий-ионного аккумулятора?

Не держать его постоянно заряженным до максимума и не разряжать до нуля, не заряжать на морозе и в жаре, не превышать рекомендованный ток. TI в записке SLUAAR1 отмечает, что заряд до меньшей степени заряженности уменьшает деградацию; цена — меньшая доступная ёмкость в каждом цикле.

Источники

  1. Texas Instruments. LiFePO4 Design Considerations, SLUAAR1 (July 2023) — табл. 1-1: Li-ion — long cycle life 500 cycles, LiFePO4 — 2000 cycles, суперконденсатор — 500k cycles; разд. 2: заряд до меньшей степени заряженности уменьшает деградацию ёмкости, но при неточном напряжении заряда теряется заметная часть ёмкости
  2. Energizer Brands. Nickel Metal Hydride (NiMH) Handbook and Application Manual (2018) — разд. Cycle Life: на ресурс влияют ёмкость, температура, глубина разряда, материалы, токи заряда и разряда, перезаряд и переразряд, хранение и возраст; в идеальных условиях до тысячи циклов; Recommended Charging Rates: очень быстрый заряд (меньше часа) сокращает ресурс
  3. E-One Moli Energy (Molicel). INR-18650-P28A Product Data Sheet (Version 1.3) — Cycle Characteristics: условия испытания — заряд CC-CV 2,8 А до 4,2 В с окончанием при 50 мА, разряд 10 А и 20 А до 2,5 В, пауза 10 и 30 мин, 23 °C; ёмкость в процентах от начальной по номеру цикла

Нашли ошибку?

Смотрите также