8-900-374-94-44
Распространено мнение, что литиевые батареи замерзают при минусовой температуре. Соответственно, весь беспроводной строительный электроинструмент, если следовать этой точки зрения, в зимнее время года не годится для уличных работ. Оказывается это заблуждение и тесты, о которых пойдет речь ниже, покажут, что происходит на самом деле.
Аккумуляторный блок электроинструмента представляет собой набор элементов определенного форм-фактора соединенных между собой. Они заключены в пластиковый корпус и управляются электроникой. Подробно об аккумуляторах, ячейках и вольтаже мы недавно рассказывали в одном из наших видео.
Чтобы провести эксперимент взяты 7 литиевых элементов 18650 от 4 производителей:
Такие ячейки чаще всего можно встретить в беспроводной технике: электроинструменте, электро-самокатах и электрокарах, переносных зарядных устройствах, даже некоторые электронные сигареты работают от этих элементов.
Все 7 образцов выдерживают ток с разрядом 20 Ампер. Итак, все эти ячейки подверглись тестированию в морозильной камере, температура в которой составляла -24 С, разряд током в 10 Ампер.
Сработали все без исключения элементы, но их результаты отличались.
На графике разряд батареек в комнатной температуре и при -24С.
Увеличив график можно увидеть что поведение ячеек довольно сильно отличается друг от друга.
У батарейки 30Q значение напряжения критически опустилось, зато напряжение у элемента HG2 в пределах стандартных значений.
Процесс разряда литиевых ячеек при -24 С.
Наблюдается просадка 30Q до минимума, который вообще допустим. Вывод можно сделать такой, что промерзший аккумуляторный инструмент на ячейках 30Q, с большой вероятностью, не станет работать на сильном холоде.
Так разряжается ячейка 30Q в -24 градуса С
Целые сутки элементы держали в морозильнике, температура в нем была -24С.
Чтобы сделать необходимые замеры напряжения, ячейки не доставали из морозильной камеры.
Напомним, что тестировались элементы с номинальным напряжением 3.6В. Рабочее напряжение находится в диапазоне 2,5 — 4,2В, если это электронные устройства 2,7— 4,2В. Для фонарей и других неприхотливых устройств диапазон немного отличается 2,5 — 4,35В.
Результаты показывают, что значения напряжения всех тестируемых элементов больше значения разряда. У ячейки HG2 значение не сильно отличается от номинала. У элементов 25R, LG HE2 и LG HE4 показатели меньше номинальных, но даже таких значений достаточно, чтобы запустить большинство потребителей. А вот цифры у 30Q, NSX, VTC5 практически на нижней границе диапазона. В такой ситуации, есть вероятность, что инструмент не запустится, а индикатор зарядки продемонстрирует полный заряд.
Этот график отражает разницу по времени работы элемента HG2 при отрицательной и комнатной температуре. Мы видим, что оно одинаковое.
Пользователи литиевых батарей не понаслышке знают, что на холоде заряд исчерпывается быстрее. Это характерно не только для аккумуляторов смартфонов. Любая литиевая батарея на морозе теряет свою емкость, а насколько – зависит от химического состава используемого электролита. Наиболее подходящими для эксплуатации в холодный период считаются батареи типа LiFePO4 – литий-железо-фосфатные. Литиевые элементы питания другого химического состава также используются зимой, но по сравнению с эксплуатацией в теплый сезон эффективность их работы падает.
Из-за снижения температуры электролита уменьшается скорость движения ионов и интенсивность прохождения химических реакций. На практике это выглядит так: при комнатной температуре аккум имеет заряд 100%, а после попадания на улицу и дальнейшего пребывания на холоде падает до 80% и ниже, не считая расходования энергии на питание устройства.
Но потеря емкости литий-ионных аккумуляторов на морозе – временное явление. При последующем прогреве до комнатной температуры характеристики накопителей энергии полностью восстанавливаются.
Необратимое повреждение происходит только при охлаждении ниже допустимого уровня в -40 °С. Во избежание негативных последствий для большинства литий-ионных АКБ рекомендуется не превышать нижнюю температурную границу в -20 °С, для литий-железо-фосфатных – минус 30 °С. В целом литиевые аккумуляторы и мороз вполне совместимы. Главное – помнить, что на холоде АКБ разряжаются быстрее, а долгое хранение при глубоком разряде ведет к неминуемой смерти батареи.
В отличие от эксплуатации, длительное хранение литиевых аккумуляторов на морозе недопустимо. При низких температурах временно снижается токоотдача, и увеличивается скорость саморазряда источников питания. Это некритично, если после использования АКБ снова окажется в помещении с плюсовой температурой и после нагрева будет заряжена.
Но при долгом хранении на холоде быстрый саморазряд может спровоцировать критическую разрядку источника питания. А при хранении Li-Ion аккумуляторов на протяжении 3-х месяцев или более длительного срока с напряжением ниже 2,5 В емкость теряется необратимо – АКБ утрачивает способность к восполнению заряда. Поэтому заморозка литий-ионным аккумуляторам противопоказана. Оптимальная температура для их хранения– от +1 до +25 °С, допустимая – от 0 до +40 °С.
Хранить литиевые АКБ нужно в сухом месте, извлеченными из оборудования, с уровнем заряда порядка 40%. Это поможет не допустить критического снижения напряжения при саморазряде. Если же напряжение упадет ниже значения 2,5 В на элемент, последующее хранение АКБ в течение 3-х месяцев или более длительного срока приведет к невосстанавливаемому падению емкости. Может произойти и коррозия элементов. При хранении аккумуляторов более 7 дней с напряжением до2 В на элемент происходит критическое изменение их химической структуры. Такие элементы питания подлежат утилизации.
Зарядка аккумулятора на морозе недопустима. Более того – после использования при низкой температуре аккумуляторную батарею нужно выдержать в помещении, чтобы она прогрелась. Прогрев должен быть естественным и постепенным, без использования близко расположенных источников тепла.
Оптимальный температурный диапазон для подзарядки литий-ионных АКБ – от +10 до +25 °С. Если зарядить литиевый аккумулятор на холоде, при последующем нагреве накопитель энергии окажется перезаряженным. А перезаряд, как и критический разряд, губительно сказывается на работоспособности батарей и их ресурсе.
Уберечь литий-ионные батареи от преждевременного выхода из строя поможет соблюдение нижеприведенных правил:
К эксплуатации в холода наиболее адаптированы аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата и литий-титаната (LiFePO4 и Li4Ti5O12). Но для оснащения персонального электротранспорта модели на основе литий-титаната практически не используются из-за высокой цены и низкой удельной энергоемкости. Другое дело – батареи LiFePO4. Они считаются лучшим вариантом для использования в холодное время года, т.
Более чувствительны к низким температурам Li-Ion аккумуляторы типа LiCoO2 (литий-кобальтовые), LiMn2O4 (литий-марганцевая шпинель), LiNiMnCoO2 (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные, сокращенно NMC).
Чтобы уберечь аккумуляторную батарею от воздействия отрицательных температур, не оставляйте ее надолго на морозе – по возможности снимайте АКБ и заносите в помещение. Защитить батарею от переохлаждения во время работы позволяет использование термокейса. Для его изготовления можно использовать изолон, пенопласт и другие термоизоляционные материалы. В процессе работы АКБ нагреется, а термокейс не даст ей быстро остыть во время непродолжительной стоянки.
Боятся ли литиевые аккумуляторы мороза – зависит от химического состава используемого накопителя энергии и соблюдения правил его эксплуатации. Наиболее устойчивы к воздействию отрицательных температур батареи типа LiFePO4. Остальные литий-ионные АКБ также допустимо использовать зимой (до -20 °С), но желательно поместить их в термокейс из теплоизоляционных материалов.
Дальность хода на одном заряде у одной и той же батареи зимой будет ниже, чем в теплое время года, поскольку при снижении температуры временно уменьшается и емкость АКБ. Заряжать и хранить литиевые АКБ нужно исключительно при положительных температурах. После использования в холодных условиях аккумулятор нужно внести в помещение и выдержать 2–3 часа при комнатной температуре, а затем зарядить.
Читайте в нашей предыдущей статье о том, как собрать аккумуляторную батарею для электровелосипеда своими руками.
youtube.com/embed/AJZKJMOAf5w»/>Для жителей Канады и других стран с холодным климатом одним из наиболее важных вопросов может быть выбор аккумулятора для лодок, жилых домов и автодомов, который хорошо работает в суровых условиях. В Канаде зима обычно длится с середины декабря до середины марта, и очень важно найти лучший аккумулятор, который прослужит дольше в таких условиях. В этой статье мы рассмотрим, какие типы аккумуляторов могут быть идеальным решением среди лучших типов аккумуляторов, таких как свинцово-кислотные, LiFePO4 и AGM аккумуляторы.
Прежде всего, давайте начнем с некоторых основ аккумуляторов AGM. Абсорбирующие стеклянные маты или батареи AGM, в отличие от обычных залитых батарей, содержат стеклянные маты, которые защищают хрупкие свинцовые пластины.
Аккумулятор AGM предназначен для обеспечения надежного пускового тока и работы в течение длительного периода времени. Аккумуляторы AGM могут сохранять электричество в течение длительного периода времени, поскольку они включают в себя клапаны, которые контролируют, сколько газообразного водорода и кислорода выделяется во время зарядки.
Свинцово-кислотный аккумулятор использует для работы свинец и серную кислоту. Чтобы облегчить регулируемую химическую реакцию, свинец пропитывают серной кислотой, и в результате этого химического процесса батарея вырабатывает электричество. Затем, чтобы перезарядить батарею, эта реакция меняется на обратную. Свинцово-кислотные аккумуляторы являются одним из распространенных типов аккумуляторов в солнечных энергосистемах.
Они имеют достаточный срок службы и недорогую стоимость, несмотря на низкую плотность энергии, скромную эффективность и высокую потребность в обслуживании.
За последние 25 лет были разработаны литий-ионные аккумуляторы, которые являются значительно более поздним изобретением. Литиевые технологии с течением времени получили все большее признание благодаря их успеху в обеспечении питания портативной электроники, такой как ноутбуки и сотовые телефоны. Но, как вы, возможно, знаете из ряда недавних новостных статей, литий-ионные батареи также имеют плохую репутацию в плане возгорания. Это было одной из основных причин, по которой литий до недавнего времени редко использовался для создания крупных аккумуляторных батарей.
Однако фосфат лития-железа (LiFePO4) представляет собой более новый вид раствора лития с немного меньшей плотностью энергии, но по своей природе негорючий. Помимо того, что батареи LiFePO4 безопаснее, чем другие литиевые химические вещества, они имеют ряд преимуществ, особенно для приложений с высокой мощностью. Для получения дополнительной информации об аккумуляторах LiFePO4 ознакомьтесь с нашей предыдущей статьей.
Аккумуляторы для жилых автофургонов, судовые и другие аккумуляторы глубокого разряда нельзя хранить и забывать о них, если они не используются зимой. Батареи AGM могут работать значительно ниже нуля, хотя все батареи могут замерзнуть, если станет достаточно холодно. Аккумуляторы AGM необходимо проверять и обслуживать, пока они хранятся зимой, даже если они не требуют обслуживания и хорошо работают в холодных условиях.
Номинальный ток холодного пуска (CCA) аккумуляторов AGM выше, чем у обычных аккумуляторов. Аккумулятор AGM вашего дома на колесах или лодки запустится быстрее в прохладную погоду, чем обычный аккумулятор. Аккумуляторы AGM могут выдерживать низкие температуры, так как они имеют низкую скорость саморазряда. Кроме того, по сравнению с другими аккумуляторами, аккумуляторы AGM могут храниться в течение длительного периода времени, прежде чем потребуется зарядка.
Худшее, что вы можете сделать, это хранить AGM-аккумулятор без предварительной зарядки, потому что все аккумуляторы естественным образом саморазряжаются. Зимой у вас есть два варианта хранения батарей. Убедитесь, что аккумулятор вашей лодки или RV AGM полностью заряжен, прежде чем полностью отсоединять аккумулятор. Во-вторых, вы можете продолжать использовать аккумулятор AGM в своей лодке или доме на колесах, пока вы переключаете его в режим обслуживания. Делая это, ваша батарея не будет разряжена вашей лодкой или RV.
Насколько хорошо работают свинцово-кислотные аккумуляторы зимой? Понимание того, как температура влияет на химический состав и емкость свинцово-кислотных аккумуляторов, может быть полезно их владельцам зимой. Свинцово-кислотные аккумуляторы теряют емкость в нормальную и холодную погоду примерно на 20%, а при температурах до -22°F (-30C) примерно на 50%.
Чтобы помочь вам лучше понять, давайте поговорим подробнее. Около -80°F электролит в полностью заряженной залитой батарее замерзнет (-62C). Разряженная батарея замерзнет примерно при 20 ° F, но вы, вероятно, никогда этого не увидите (-7 ° C). Помните, что эти цифры относятся к температуре замерзания электролита, а не к допустимым рабочим температурам. Батарея, вероятно, потеряна навсегда, как только она физически замерзнет.
Итак, очевидно, что по большинству стандартов свинцово-кислотные аккумуляторы плохо работают в холодную погоду. Если температура ниже 32°F, некоторые производители вообще не рекомендуют заряжать эти аккумуляторы (0C). Конечно, это серьезная проблема для многих автономных приложений.
LiFePO4: Победитель зимней битвы Аккумуляторы LiFePO4 или LFP подходят практически для любых условий (температуры от -4°F до 140°F (от -20C до 60C)). Литиевые батареи являются отличной альтернативой для непрерывного и надежного питания для владельцев автономных солнечных батарей, домов на колесах и кемперов, которые живут или путешествуют в экстремально холодном климате.
Это отличная новость для стран с суровыми погодными условиями, таких как Канада, или для тех, кто хочет жить или путешествовать зимой на своем автодоме.
Свинцово-кислотные аккумуляторы работают на 70–80% своей номинальной емкости при температуре ниже 32°F, что значительно снижает их эффективность и полезную емкость. С другой стороны, литиевые батареи могут работать с относительно небольшими потерями при той же температуре, обеспечивая 95–98% своей емкости.
Более того, свинцово-кислотный аккумулятор обычно становится тем слабее в холодную погоду, чем больше вы используете его. И наоборот, батареи LFP нагреваются, когда вы их используете, что снижает сопротивление батареи и повышает ее напряжение.
Понятно, что холодная погода может отрицательно сказаться на работоспособности и сроке службы обычных батарей в целом. Даже с литиевыми батареями влияние холода на срок службы батареи существует. Однако, когда дело доходит до сравнения и поиска лучшей батареи, которая хорошо работает в суровых условиях, LiFePO4 работает намного лучше, чем другие конкуренты.
Если вы ищете лучшие батареи LiFePO4, мы рекомендуем три ведущих бренда, которые предлагают высокую производительность, качество и ценность. Для получения более подробной информации о каждом бренде прочитайте нашу предыдущую запись в блоге о LiFePO4.
Заключение
Зима почти приближается, и пришло время убедиться, что ваш автодом, фургон или батареи в вашем автономном доме также готовы и оборудованы для снежных дней.
Если вы ищете новые батареи или замену для существующих батарей, которые могут хорошо работать в любую погоду, мы настоятельно рекомендуем литиевые батареи. Наши эксперты по Volts Energies в Канаде будут рады ответить, если у вас возникнут дополнительные вопросы.
← Предыдущее сообщение Новая запись →
В экстремальных условиях одной из самых важных вещей является наличие надежного источника питания. Если вы хотите узнать, какая батарея лучше всего подходит для вашей ситуации, вы должны сначала узнать, как холодная погода влияет на них. Жизнь вне сети может стать коварной, когда температура опускается ниже нуля, и вы хотите знать, что у вас есть все необходимое. Свинцово-кислотные батареи, как правило, имеют более низкую производительность, чем их литиевые аналоги. Это делает литиевые батареи лучшим источником энергии для тех, кто хочет исследовать места, где температура опускается до низких температур.
В этой статье мы рассмотрим, как и почему литиевые батареи являются лучшим вариантом, а также как наши батареи серии LT превосходят обычные ожидания в холодную погоду благодаря передовым технологиям.
LFP безопасны для использования при температуре от -4 градусов по Фаренгейту до 140 градусов по Фаренгейту, что делает их практичными для использования в любых погодных условиях. Некоторые владельцы автономных солнечных батарей, автофургонов и кемперов живут и отправляются в экстремально холодные условия, что делает литиевые батареи отличным вариантом для стабильного и надежного питания. Низкие температуры должны учитываться любым владельцем батареи, поскольку они могут быть вредны для здоровья батареи. При использовании стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов холод может серьезно ухудшить работоспособность и срок службы устройства. Литиевые батареи имеют гораздо лучшую производительность при более низких температурах, чем свинцово-кислотные батареи.
Как правило, чем больше вы тянете от свинцово-кислотного аккумулятора при низких температурах, тем слабее он становится. Батареи LFP нагреваются, когда вы их используете, снижая сопротивление батареи и повышая ее напряжение. Если вы хотите обновить или решить проблемы с аккумулятором, литий является явным победителем, когда дело доходит до холодной погоды.
Холодная погода влияет на срок службы батареи, даже с литиевыми батареями. Температуры ниже отметки 32 градуса заметно снижают как эффективность, так и полезную емкость свинцово-кислотного аккумулятора, обеспечивая 70-80% его номинальной мощности. при той же температуре литиевые батареи могут работать с очень небольшими потерями, обеспечивая 95-98% своей емкости.
При зарядке при температурах выше точки замерзания ионы лития внутри батареи впитываются, как губка, пористым графитом, из которого состоит анод, отрицательная клемма батареи. Однако ниже точки замерзания ионы лития неэффективно захватываются анодом.
Вместо этого многие ионы лития покрывают поверхность анода, процесс, называемый литиевым покрытием, что означает, что меньше лития доступно, чтобы вызвать поток электричества, и емкость батареи падает. Зарядка ниже точки замерзания с несоответствующей скоростью зарядки также приводит к тому, что аккумулятор становится менее механически устойчивым и более подверженным внезапным отказам.
В условиях морозильной зарядки ионы лития теряются, направляясь к «работе» внутри графитового анода. Вместо интеркалирования эти ионы в конечном итоге покрывают поверхность анода. Зарядка при низких температурах может привести к образованию гальванического покрытия, что снижает емкость аккумулятора и увеличивает сопротивление. Если образуется достаточное количество покрытия, оно может пробить сепаратор и вызвать опасное короткое замыкание внутри ячейки.
Зарядка в холодную погоду требует другого протокола и имеет решающее значение, если вы хотите, чтобы ваши инвестиции были долговечными.
Почти каждый аккумулятор требует более сложного процесса зарядки, когда температура начинает падать. Свинцово-кислотные имеют более узкий диапазон подходящих условий зарядки по сравнению с литием. Оба, однако, должны находиться в пределах своего температурного диапазона и должны заряжаться медленнее, чем обычно.
Повреждение аккумулятора при зарядке при более низких температурах пропорционально скорости зарядки. Зарядка с гораздо более низкой скоростью может уменьшить урон, но это редко является практическим решением. Когда температура падает между 32 и 14 градусами по Фаренгейту, батареи нельзя заряжать при температуре выше 0,1°С. Когда температура падает от 14 до -4 градусов по Фаренгейту, аккумуляторы нельзя заряжать при температуре выше 0,05°C. Эти скорости зарядки определенно увеличат продолжительность зарядки и усложнят весь процесс, потому что вы можете не знать, насколько холодным может стать во время цикла зарядки. В некоторых ситуациях вы можете заснуть при 40-градусной погоде, а проснуться от резкого похолодания при 18 градусах по Фаренгейту.
Если вы заряжали аккумулятор в течение ночи с более высокой скоростью, падение температуры может привести к необратимому повреждению аккумулятора.
Правило номер один, когда речь идет о зарядке в холодную погоду, заключается в том, чтобы не заряжать аккумуляторы, когда температура падает ниже нуля, не уменьшая зарядный ток. Если BMS не обменивается данными с зарядным устройством, а зарядное устройство способно реагировать на предоставленные данные, это может быть сложно сделать. Если вы делаете зарядку при температуре ниже нуля, вы должны убедиться, что ток заряда составляет 5-10% от емкости аккумулятора.
Литиевые батареи серии RELiON LT предназначены для работы в холодную погоду и могут заряжаться при температурах до -4 градусов по Фаренгейту с постоянной скоростью без необходимости пониженного тока. Большинство литий-ионных аккумуляторов будут необратимо повреждены при зарядке их при отрицательных температурах.
Аккумуляторы серии LT специально разработаны для работы в холодных погодных условиях благодаря нагреву аккумулятора перед началом зарядки с помощью специального нагревательного элемента. RB100-LT — это литиевая батарея 12 В 100 Ач того же размера и производительности, что и популярная RB100, но с дополнительными характеристиками для работы в холодную погоду. Эта батарея является идеальным выбором для использования в автофургонах, автономных солнечных батареях, электромобилях и в любом приложении, где необходима зарядка при более низких температурах.
Серия LT предлагает множество моделей с меньшим и большим ампер-часами, включая RB52-LT и RB300-LT.