Трохи історії. Літій-іонні акумулятори були винайдені ще в минулому столітті: дослідження велися з 1970 року, а сучасний варіант такого типу батарей був представлений в 1991 році компанією Sony. Винахід став справді революційним, і з того часу в більшості приладів та пристроїв, якими ми користуємося щодня, встановлюються акумулятори саме цього типу.
Літій-іонні акумулятори пройшли кілька етапів доробок та удосконалень, і на сьогодні вони є одними з найнадійніших, найбезпечніших і наймісткіших батарей. Звичайно, як і для будь-яких пристроїв, для них передбачені певні правила експлуатації, які допомагають зберегти та продовжити життя акумулятора. При дотриманні цих правил батарея прослужить дуже довго, проте досі існують міфи та помилки щодо працездатності та безпеки літій-іонних акумуляторів.
Міф 1: Про повну розрядку та стовідсоткову зарядку
Усі пам’ятають байку про те, що акумулятор новенького мобільного телефону спочатку потрібно повністю розрядити й тільки потім зарядити, інакше батарея назавжди залишиться малоємною? Розберемося, як з’явилися ці чутки.
Найпопулярніша легенда пов’язана з двома факторами: по-перше, з тими часами, коли в пристроях використовувалися нікелеві акумулятори, яким був властивий так званий ефект пам’яті. Якщо постійно заряджати такий акумулятор на 30%, його місткість поступово падатиме і врешті-решт стане рівною 30% від початкової.
Сьогодні як у гаджетах, так і в електромобілях використовуються виключно літій-іонні акумулятори. «Ефект пам’яті» не чужий і літій-іонним акумуляторам, проте він настільки мізерний, що ніяк не впливає на їхню роботу й існує як формальний науковий факт.
По-друге, користь повного циклу розряду і заряду (від 0 до 100%) полягає в калібруванні контролера заряду — пристрою, що відповідає за інформацію для користувача (ту батарею на екрані смартфона, яка показує, скільки часу пристрій пропрацює після зарядки). Плата калібрування зчитує інформацію про місткісні можливості батареї (адже місткість з часом падає) і може проаналізувати ці дані неправильно, видавши неточний прогноз, якщо постійно заряджати гаджет лише до половини.
Зауважували, що часто останній відсоток заряду на смартфоні триває набагато довше, ніж попередні, начебто в ньому насправді заховано ще 10–20%? Це саме той випадок, коли плата контролера нас дурить, тому що ми рідко розряджаємо телефони до вимкнення.
Проте в багатьох електромобілях акумулятор за замовчуванням встановлений на заряд до 90%: водієві пропонується зрушити це обмеження тільки в тому випадку, якщо має бути довгий шлях. З чим це пов’язано?
Річ у тому, що кількість зарядних циклів кожного акумулятора залежить від безлічі факторів і один із вирішальних — глибина розряду, або DoD (Depth of Discharge). Цей параметр показує, скільки акумуляторів розряджається в процесі циклу. Якщо розрядити телефон до 30% та зарядити до 100%, глибина розряду становитиме 70%. Чим менше глибина розряду, тим більше циклів витримає акумулятор, до того ж акумулятори більш чутливі до крайніх режимів, близьких до 100%. У більшості сучасних батарей, якщо заряджати їх не більше ніж на 90%, кількість зарядних циклів зростає щонайменше вдвічі.
Припустимо, кількість циклів повного заряду-розряду (DoD 100%) акумулятора вашого електромобіля дорівнює 1000. Якщо ви щоразу заряджатимете лише до 90%, кількість циклів зросте приблизно до 2000, а якщо використовуватимете 30% місткості в діапазоні 60–90%, то кількість зарядок стане майже нескінченною: принаймні такою ж, начебто акумулятор просто лежав на полиці, згодом втрачаючи хімічні властивості.
Саме для того, щоб продовжити термін служби акумуляторів, збільшити кількість зарядних циклів, виробники електрокарів пропонують водіям заряджатися до 90%. Таким чином, нема потреби в 100% зарядці батарей: навпаки, неповний заряд забезпечить більш тривалий термін служби акумуляторів.
Міф 2: літій-іонні акумулятори горять і вибухають
Літій-іонні акумулятори містять складні хімічні сполуки та справді можуть спалахувати. Однак факторів займання не так багато, і всі вони досить специфічні. Розглянемо причини, з яких це може статися, і подивимося, наскільки реальною є можливість пожежі при використанні літій-іонних батарей у повсякденному житті.
Механічні ушкодження. Механічні пошкодження, які можуть спричинити загоряння акумуляторів, повинні бути значними і як мінімум призводити до розгерметизації корпусу батареї, пошкодження батарей. Сильна дія викликає замикання контактів і як наслідок сильне нагрівання електроліту: в результаті акумулятор вибухає.
Наприклад, у разі електромобілів цю ситуацію може спровокувати серйозна аварія. Для того, щоб навіть у разі ДТП акумулятори залишалися неушкодженими, виробники поміщають їх у спеціальні надміцні корпуси та оточують різними захисними засобами, тому ймовірність вибуху та пожежі залишається досить низькою. Що стосується телефонів, ноутбуків та інших гаджетів, найчастіше при механічному пошкодженні вони просто здуваються, також можливе витікання електроліту.
Щоб уникнути неприємних ситуацій, експлуатуйте пристрої з літій-іонними батареями акуратно, намагайтеся уникати ударів, падінь та інших механічних впливів. І не тримайте смартфони у задній кишені!
Перезаряд. Кожен акумулятор розрахований на певну напругу (зазвичай 4,2 вольта), але якщо залишити його заряджатися далі, тиск почне зростати. У результаті, найімовірніше, відбудеться вибух. Теоретично це можливо, але навряд чи станеться на практиці, тому що на всі акумулятори сьогодні встановлюється плата BMS (Battery Management System), яка робить перезаряд неможливим. Плата контролює напругу на кожному окремому акумуляторі батареї та примусово відключає заряд, коли батарея заряджена.
Плата BMS та захист від перезаряду сьогодні є на будь-якому пристрої. Коли ваш смартфон лежить на зарядці два дні поспіль, насправді він уже давно не заряджається, бо плата зробила свою справу.
Щодо зарядки гаджетів все ж таки потрібно зробити пару зауважень. По-перше, не варто користуватися зарядними пристроями невідомого походження: в ідеалі краще заряджати рідними. По-друге, під час заряджання не рекомендується, якщо ми говоримо про смартфони, запускати на них програми та ігри, що дають значне навантаження на акумулятор.
Внутрішнє коротке замикання. Цей ризик пов’язаний з технологією виробництва батарей і ґрунтується на теоретичній можливості виникнення замикання між анодом та катодом усередині акумулятора. Звичайна конструкція передбачає спеціальний сепаратор, який поділяє анод та катод. Разом з усією конструкцією акумулятора вони заповнені електролітом.
Якщо щось піде не так із сепаратором, наприклад він потоншиться або порветься, то може статися коротке замикання, нагрівання електроліту та загоряння.
В електромобілях використовуються вкрай якісні батареї, що виробляються такими компаніями, як LG, Samsung та іншими, виробничий процес яких знаходиться на високому рівні, що підтверджується наявністю сертифікатів та протоколів випробувань на безпеку, та задає тон у світовій акумуляторній індустрії. Дефекти та низька якість акумуляторів практично виключені.
По-друге, конфігурація сучасних батарей влаштована спеціальним чином: крім роздільних секцій, під кожним акумулятором є спеціальний клапан, який захищає комірку та у разі перевищення тиску розриває електричний ланцюг.
Існують акумулятори, які містять спеціальні захисні плати, які контролюють рівень напруги. Ці елементи відповідають за те, щоб напруга не виходила за мінімальну або максимальну робочу межу, а також обмежують струм, що надходить, у разі необхідності. Такі акумулятори відрізняються від стандартних зовні та коштують дорожче, проте ціна в такому випадку цілком відповідає рівню безпеки.
Цікавою особливістю горіння літій-іонних акумуляторів є те, що через наявність у хімічному складі кисню згасити їхньою водою практично неможливо. Якщо акумулятор горить, то виробники радять відійти якнайдалі та чекати, коли він вигорить, а не намагатися гасити його вогнегасником або відром води. Крім того, бажано накрити пристрій стійким до займання матеріалом, який допоможе утримати осколки, що розлітаються.
Міф 3: за наявності опадів небезпечно користуватися зарядними пристроями електромобілів
Всі ми з дитинства знаємо, що не можна чіпати електроприлади, розетки та штепселі мокрими руками. Але як справи з зарядними станціями, адже вони є високовольтними, а значить, особливо небезпечним для людей електроустаткуванням? Якщо заряджатися можна тільки за хорошої погоди, то в інших містах де дощ йде 365 днів на рік, користуватися електромобілем неможливо.
Насправді заряджати електромобіль можна за будь-якої погоди, навіть під зливою. І в самому електрокарі, і в зарядній станції встановлено численні заходи захисту та рівні «водної безпеки». Зарядна станція з’єднується з електромобілем і комп’ютери з обох пристроїв перевіряють надійність з’єднання. Тільки після цього розпочнеться зарядна сесія. Вона не починається безпосередньо в момент зіткнення конектора із зарядним портом і не закінчується, коли ви його витягуєте: перед цим проводиться додаткова перевірка надійно ізольованого обладнання.
Більше цікавого: