Влияние циклов зарядки на срок службы аккумуляторов

Принято считать, что срок службы аккумулятора во многом определяется количеством циклов перезарядки. Однако, чем подкреплено данное утверждение – для многих остается вопросом. Рассмотрим, как взаимосвязаны срок службы батареи и циклы перезарядки.

Что такое цикл перезарядки

Цикл зарядки и разрядки подразумевает под собой процесс, при котором батарея сначала заряжается, а потом полностью разряжается. Это явление носит название «цикл». Ни один аккумулятор не может обрабатывать заряд неограниченное количество ряд. Когда количество таких циклов достигает определенной цифры – производительность всего устройства снижается.
Перезаряжаемые аккумуляторы, независимо от их устройства и стоимости, ограничены количеством циклов перезарядки. Самый популярный вид батарей – литий-ионные, либо никель-металлгидридные. Чем больше циклов перезарядки – тем выше скорость деградации.

Как цикл зарядки оказывает влияние на аккумулятор

В основе работы литий-ионных аккумуляторов лежит движение ионов лития между положительным и отрицательным электродами через электролит. Зарядка – это перенос ионов к отрицательному электроду, разрядка – обратный процесс.
При каждом цикле зарядки-разрядки, материалы электродов и электролита претерпевают микроскопические изменения. Со временем это может вызывать растрескивание частиц активного материала электродов, уменьшая площадь их поверхности и, соответственно, емкость аккумулятора. Наноразмерные частицы, которые так важны для эффективной работы, теряют контакт между собой и с токосъемником.
Вся изменения, которые протекают в структуре аккумулятора, носят накопительный характер, и постепенно приводят к снижению емкости (способности хранить заряд) и мощности (скорости отдачи энергии) аккумулятора. Это похоже на износ механических частей: постепенное разрушение активных материалов электродов, рост сопротивления электролита, образование необратимых химических соединений – все это снижает эффективность работы аккумулятора.

Электролит – это среда, по которой перемещаются ионы лития. Если разрушается это пространство – емкость аккумулятора падает. Происходит это по двум причинам:

• Они подвергаются химическому разложению на компоненты, которые не обладают необходимой электропроводностью. Этот процесс особенно ускоряется при высоких напряжениях и температурах. Продукты разложения могут осаждаться на электродах, блокируя поры и увеличивая процесс разложения.
  
• На высоковольтных катодах электролит может подвергаться окислению, что также приводит к образованию продуктов разложения и увеличению внутреннего сопротивления.
  

Каждый цикл зарядки батареи постепенно снижает способность аккумулятора накапливать энергию (емкость) и скорость ее отдачи (мощность). После определенного количества циклов износа аккумулятор достигает критической точки, когда его характеристики уже не соответствуют требованиям устройства.
К примеру, литий-ионные ячейки смартфона могут потребовать замены после примерно 500 циклов, в то время как аккумулятор электромобиля, спроектированный для более интенсивной работы, часто выдерживает более 2000 циклов зарядки-разрядки.

Сколько циклов зарядки выдерживает батарея

Срок службы аккумуляторной батареи, определяемый количеством циклов зарядки, подвержен влиянию ряда факторов: конструктивные особенности и используемый конденсатор, плавность воздействия тока, плотность и уровень электролита, характер использования устройства.
С помощью контрольно-измерительных приборов и статистики, был выявлен средний срок службы аккумулятора – 2000-3000 циклов зарядки. Это значит, что батарея может выдержать до 3000 зарядов. После чего его емкость снизится до 80% и больше. Если ваш аккумулятор снизится до такого показателя – батарея будет держаться сравнительно меньше, а устройство начнет потреблять больше энергии.
Можно существенно увеличить срок эксплуатации батареи, если придерживаться рекомендаций. Среди них – поддержания уровня заряда до 80%, не разряжать батарею, не допускать избыточного питания. Также регулярно калибруйте батарею. Это помогает системе управления питанием более точно определять уровень заряда. В таком случае количество циклов зарядки аккумуляторов может достичь 4000 и более.