Термін служби акумуляторних батарей визначається сумарною тривалістю їх експлуатації та зберігання. Термін служби акумуляторів - це їх напрацювання, загальна кількість циклів заряду / розряду, при вичерпанні якого акумулятори знижують розрядну ємність до певного, регламентованого технічною документацією рівня. Простіше кажучи, термін служби акумуляторів - це той час, який акумулятор зможе прослужити без необхідності заміни.
Незважаючи на певне, яке встановлюється виробниками обмеження кількість циклів заряд / розрядного процесу, на практиці велика частина вироблених акумуляторів різного електролітичного складу при дотриманні норм експлуатації зможуть забезпечити кілька більшу кількість циклів до моменту повної відмови. Час життя акумуляторних батарей крім їх електрохімічного складу залежить від таких факторів, як глибина розряду, режим заряду і температури акумулятора, пов'язаної з умовами його експлуатації і зберігання. Термін служби акумуляторів безпосередньо залежить і від устаткування, в якому вони використовуються. Примітно, що температура як експлуатації, так і зберігання різних типів акумуляторних батарей може мати відчутні відмінності. Наприклад, рекомендована температура експлуатації необслуговуваних свинцево-кислотні SLA AGM акумуляторів становить +10 - 30 ° С, тоді як літій-залізофосфатні батареї мають значно ширший діапазон робочих температур (від -10 ° С до 60 ° С) - холодна або спекотна погода практично не відображається на їх працездатності. Як правило, при низьких температурах зниження розрядної ємності акумуляторів значніше, ніж при підвищених.
При зберіганні акумуляторів різного електрохімічного складу спостерігається процес мимовільного розряду, який відображається на часткову втрату ємності. Різні типи батареї мають різну тимчасову інтенсивність саморазряда при зберіганні - він визначається хімічним складом джерел струму, термодинамічними властивостями електродів, забрудненням електроліту і матеріалу електродів. Відсоток саморазряда акумуляторної батареї при зберіганні обчислюється порівнянням ємності, що віддається джерел струму при його первинній експлуатації, і ємності, що віддається акумулятор після його тимчасового простоювання на зберіганні. Процес саморазряда хімічних джерел струму найбільш інтенсивний на початковому етапі їх зберігання.
Літій-іонні акумулятори відрізняються низьким саморазрядом, тривалим терміном життя, великою питомою ємністю. Літій - ідеальний матеріал для створення акумуляторів, один з найбільш легких металів, що відрізняються високих електрохімічним потенціалом і забезпечує найбільш високу щільність енергії. При створенні батареї літій не використовується в чистому вигляді, замість нього в них присутні іони, що переміщаються між катодом і анодом акумулятора при зарядах і розрядах.
Термін зносу акумуляторних осередків визначається при зниженні їх ємності до 80% від початкової. Однак, на практиці акумулятори з ємністю менше 80% продовжують і далі працювати, хоч час тривалості цієї роботи істотно знижується. Послідовний заряд / розряд акумуляторів призводить до зниження активного матеріалу електрода і зміни його хімічного складу, що в кінцевому підсумку веде до підвищення внутрішнього опору і зниження ємності. Зниження ємності може спостерігатися і при зберіганні акумулятора (коли він не експлуатується). Так, найбільша швидкість зниження ємність літій-полімерного акумулятора відбувається при високих температурах. З цієї причини я зберігати літій-полімерні акумулятори краще зарядженими на 40-50% при температурі 5 ° С.
Оскільки зменшення акумуляторного «ресурсу» спостерігається навіть в разі цвітіння хімічного джерела енергії на полиці, купуючи його особливо важливо звернути увагу на дату виробництва, щоб упевнитися в тому, що дане джерело живлення з моменту випуску не валявся років 2-3 на складі.
Явище саморазряда властиво всім типам акумуляторів. При оцінці рівня саморозряду або величини втраченої ними в певний час ємності використовуються відсотки від значення, одержуваного відразу ж після завершення зарядного процесу. В одних акумуляторів допустимо саморазряд протягом доби після закінчення заряду (наприклад, нікель-кадмієвих), у випадку з іншими саморазряд оцінюється за місяць (літій-іонний акумуляторні батареї). Вплив температури зберігання на рівень саморозряду акумуляторних батарей можна показати на простому прикладі. Саморозряд герметичних свинцево-кислотні акумулятори SLA AGM при 20 ° С становить 40% на рік і 15% при 5 ° С. Підвищення температури спричиняє збільшення інтенсивності саморазряда SLA AGM акумуляторів. Так, при зберіганні їх в особливо жарких умовах можлива втрата 40-50% ємності за 4-5 місяців.
Саморозряд акумуляторних батарей пояснюється процесом виділення кисню на позитивних пластинах. При підвищенні температури виділення кисню посилюється. Однак, незважаючи на те, що ступінь саморозряду в значній мірі залежить від температурного фактора, приписувати дане явище виключно йому теж не варто. Безпосередньо впливає на саморазрядний процес і якість використовуваних в акумуляторі матеріалів, особливості його конструктивного виконання.
Втрати ємності в акумуляторах умовно можна розділити на дві групи: оборотні та необоротні. Необоротні втрати енергії неминучі, але їх можна знизити завдяки дотриманню правил заряду, розряду, зберігання акумуляторів, а також рівномірності розподілу навантаження при експлуатації. Застосування циклів роботи з неповним розрядом дозволяє істотно збільшити термін служби акумуляторів.
Хочемо зазначити ще один момент, що стосується поняття терміну служби акумуляторів. Якщо технічна документація певного типу акумуляторів, наприклад SLA AGM, фіксує 500 циклів їх заряду / розряду, то це число говорить не про те, що даний хімічний джерело струму можна заряджати всього лише 500 раз, а вказує на те, що весь процес експлуатації (підживлення ) акумулятора складається з п'ятисот циклів повного заряду / розряду. Тобто, якщо два рази зарядити свинцево-кислотний акумулятор SLA AGM на 50%, то в сумі ці обидва рази утворюють лише один повний цикл заряду / розряду акумуляторної батареї. При 30% глибині циклів розряду їх кількість відповідно потроїться. Всі виробники акумуляторних батарей розраховують термін їх життя кількістю циклів повного розряду - до 0%.
Запобігання передчасному старінню акумуляторів (продовження терміну їх життя) сприяє ряд факторів:
- Неповний розряд. Використання неповної ємності акумулятора перед підзарядкою істотно збільшує кількість циклів життя. При неглибоких розрядах акумулятор прослужить істотно довше. Багаторазовий розряд акумуляторів до напруги, що знаходиться нижче регламентованого техдокументації рівня призводить до швидкого виходу батарей з ладу. Винятком є акумулятори володіють так званим "ефектом пам'яті" (наприклад, нікелеві акумулятори).
- Уникнення заряду до 100% ємності (у випадку з літій-іонними: літій-полімерний, літій-залізо-фосфатними акумуляторами). Зниження кінцевого зарядного напруги дозволяє збільшити час експлуатації хімічного джерела струму.
- Підбір правильного зарядного пристрою. Акумулятори не люблять стресів, тому заряджати їх потрібно з розумом і обов'язково відповідним зарядним пристроєм. Підвищення напруги заряду всього лише на кілька відсотків може привести до істотного скорочення циклу служби акумулятора, тим часом зниження струму послужить причиною недозаряд батареї. Хочемо звернути увагу також і на те, що процес повільної підзарядки і планомірної розрядки більш корисний для батарей, ніж робота в інтенсивному режимі.
- Обмеження температури акумуляторної батареї, дотримання встановленого температурного режиму експлуатації; уникнення зарядки при мінусовій температурі: ряд зарядний пристроїв мають температурні датчики запобігають заряд при низьких температурах. Будь-який тип акумуляторних батарей заряджати потрібно тільки при позитивних температурах.
Не допускайте перегріву або ж переохолодження акумуляторів, так як занадто низька або висока температура негативно відображаються на їх життя.
- Обмеження зарядних і розрядних струмів. Високі зарядні і розрядні струми знижують кількість циклів роботи акумулятора. Великий струм сприяє виникненню надлишкового механічної напруги в акумуляторної батареї.
- Запобігання дуже глибоких розрядів. Дуже глибокий розряд досить швидко може зіпсувати акумулятор. Ряд сучасних літієвих джерел мають у своїй структурі спеціалізовані схеми контролю розрядного процесу. Якщо струм в акумуляторі при розряді або заряді починає виходити за встановлені межі, електроніка відключає акумулятор. Якщо ж повного розряду акумулятора запобігти не вдалося, ні в якому разі не залишайте його надовго в розрядженому стані - як можна швидше зарядите його хоча б на 40% ємності.
- Зберігання акумуляторів в частково зарядженому стані. Акумуляторним батареям властивий саморазряд. Якщо ставити батарею практично повністю розрядженою, то швидше за все вона вже не зможе працювати і потрапить в утилізацію, так як відбудеться сульфатация пластин і подальша зарядка акумулятора буде вже неможливою. Рівень розряду безпосередньо пов'язаний з температурою зберігання тому, чим більше вона буде наближена до оптимальної, тим краще буде для самої батареї.
Важлива роль у збільшенні часу життя акумуляторів відводиться зарядних пристроїв. Найкращими є зарядні пристрої з підстроюванням (фіксуванням) зарядного напруги, але і за допомогою пристроїв, що працюють за принципом відсічення мінімального зарядного струму можна продовжити цикл життя акумуляторів, вибравши рівень струму відсічення.
Для збільшення ємності акумуляторні елементи часто з'єднуються в єдину батарею паралельно. Ніяких особливих вимог до елементів такого з'єднання не висувається, крім як наявності ідентичного хімічного складу, виробника і розмірів. Послідовне з'єднання вимагає більш ретельного підбору, так як розбалансування по ємності послужить причиною перенапруги на одній з акумуляторних осередків. Використання акумуляторів на основі літій неможливо без спеціальної інтелектуальної схеми захисту - BMS, що обмежує напругу заряду і розряду на кожному осередку, що входить до складу акумулятора. Спеціальні системи управління і балансування (BMS) використовуються, наприклад, в роботі літій-залізо-фосфатних ( LiFePO4 ) Акумуляторних батарей. Системи балансування осередків захищають акумулятор від перевищення напруги при зарядної процесі, оптимально розподіляють ток між осередками, контролюють температуру акумулятора, відключаючи його при перегріванні, обмежують глибину розряду і струм споживання. BMS забезпечують безпеку роботи літієвий акумулятор, зупиняє його роботу при перевищенні граничних величин струму і температури.
За умови дотримання режиму експлуатації акумуляторні батареї прослужити заявлений виробником термін. Хімічні джерела енергії можуть бути трошки "примхливі" в плані догляду, догоджаючи ж усім вимогам батарей можна максимально продовжити життя акумуляторів, або на оборот істотно його скоротити.
