Эффект памяти - Memory effect

Эта статья посвящена «памяти», наблюдаемой в батареях. Для использования в других целях см. Память (значения).

Эффект памяти, также известный как эффект батареи, ленивый эффект батареи, или же аккумуляторная память, - эффект, наблюдаемый в никель-кадмиевый и никель-металлогидрид перезаряжаемые батарейки это заставляет их удерживать меньше заряда.[1] В нем описывается ситуация, при которой никель-кадмиевые батареи постепенно теряют свою максимальную энергоемкость, если их повторно заряжать после того, как они были частично разряжены. Батарея как бы «запоминает» меньшую емкость.[2]

Настоящий эффект памяти

Термин «память» произошел от никель-кадмиевого применения в аэрокосмической отрасли, в котором элементы неоднократно разряжались до 25% доступной емкости (плюс-минус 1%) с помощью компьютерного управления, а затем перезаряжались до 100% емкости без перезарядки.[3] Этот длительный, повторяющийся цикл режим, без резерва на завышение заряда, привел к потере емкости сверх точки разряда 25%. Истинная память не может существовать, если выполняется одно (или несколько) из следующих условий:

  • батареи полностью перезаряжаются.
  • расход не совсем одинаковый в каждом цикле, в пределах плюс-минус 3%
  • разряд менее 1,0 вольт на элемент[3]

Настоящий эффект памяти характерен для спеченная плита никель-кадмиевые элементы, и их чрезвычайно трудно воспроизвести, особенно в элементах с более низким ампер-часом. В одной конкретной программе испытаний, разработанной для того, чтобы вызвать эффект, ни один не был обнаружен после более чем 700 точно контролируемых циклов заряда / разряда. В программе использовались спирально намотанные ячейки на один ампер-час. В последующей программе использовались 20-амперные элементы аэрокосмического типа в аналогичном режиме испытаний; эффекты памяти наблюдались после нескольких сотен циклов.[4]

Другие проблемы, воспринимаемые как эффект памяти

Явления, которые не являются истинными эффектами памяти, также могут возникать в типах батарей, кроме никель-кадмиевых элементов с спеченными пластинами.

Временные эффекты

Падение напряжения из-за длительного перезаряда

Обычным процессом, часто описываемым как эффект памяти, является снижение напряжения. В этом случае пиковое напряжение батареи падает быстрее, чем обычно, когда она используется, даже если общая емкость остается почти такой же. В современном электронном оборудовании, которое контролирует напряжение для индикации заряда батареи, кажется, что батарея разряжается очень быстро. Пользователю кажется, что батарея не держит полный заряд, что похоже на эффект памяти. Это обычная проблема с устройствами с высокой нагрузкой, такими как цифровые фотоаппараты и сотовые телефоны.

Падение напряжения вызвано многократным перезарядом аккумулятора, который вызывает образование мелких кристаллов электролит на тарелках. Они могут забивать пластины, увеличивая сопротивление и понижая напряжение некоторых отдельных элементов в батарее. Это заставляет батарею в целом быстро разряжаться, поскольку эти отдельные элементы быстро разряжаются, и напряжение батареи в целом внезапно падает. Этот эффект очень распространен, поскольку потребитель капельные зарядные устройства обычно завышенная.

Ремонт

Эффект можно преодолеть, подвергнув каждую ячейку батареи одному или нескольким циклам глубокой зарядки / разрядки.[5] Это нужно делать с отдельными ячейками, а не с многоячеечной батареей; В аккумуляторе некоторые элементы могут разряжаться раньше других, в результате чего эти элементы подвергаются обратному зарядному току со стороны оставшихся элементов, что может привести к необратимому повреждению.

Высокие температуры

Высокие температуры также могут снизить заряженное напряжение и заряд, принимаемый элементами.[3]

Другие причины

  • Работа при температуре ниже 32 ° F (0 ° C)
  • Высокая скорость разряда (выше 5 ° C) аккумулятора, не предназначенного специально для такого использования
  • Несоответствующее время зарядки
  • Неисправное зарядное устройство[3]

Постоянная потеря емкости

Глубокая разрядка

Некоторые аккумуляторные батареи могут быть повреждены в результате многократной глубокой разрядки. Батареи состоят из нескольких одинаковых, но не одинаковых ячеек. Каждая ячейка имеет свою зарядную емкость. Поскольку батарея в целом глубоко разряжается, элемент с наименьшей емкостью может достичь нулевого заряда и будет «заряжать в обратном направлении», поскольку другие элементы продолжают пропускать через него ток. Получающуюся потерю емкости часто связывают с эффектом памяти.

Пользователи аккумуляторов могут попытаться избежать эффекта памяти, полностью разрядив аккумуляторы. Эта практика, вероятно, приведет к большему ущербу, поскольку одна из ячеек будет глубоко разряжена. Повреждение сосредоточено в самой слабой ячейке, так что каждый дополнительный полный разряд будет вызывать все больше и больше повреждений этой ячейки.

Возраст и использование - нормальный срок службы

Все перезаряжаемые батареи имеют ограниченный срок службы и постепенно теряют емкость по мере старения из-за вторичных химических реакций внутри батареи, независимо от того, используется она или нет. Некоторые элементы могут выйти из строя раньше, чем другие, но это приведет к снижению напряжения батареи. На литиевой основе Аккумуляторы имеют один из самых продолжительных простоев среди всех конструкций. К сожалению, количество рабочих циклов все еще довольно невелико и составляет примерно 400–1200 полных циклов зарядки / разрядки.[6] Срок службы литиевых батарей уменьшается при повышении температуры и состояние обвинения (SoC), независимо от того, используется он или нет; максимальный срок службы литиевых элементов, когда они не используются (хранятся), достигается при охлаждении (без замораживания), заряженных до 30–50% SoC. Чтобы предотвратить переразряд, батарею следует вернуть к комнатной температуре и заряжать до 50% SoC каждые шесть месяцев или один раз в год.[7][8]

Рекомендации

  1. ^ Bergveld, HJ; Kruijt, W.S .; Ноттен, Питер Х. Л. (30 сентября 2002 г.). Системы управления батареями: проектирование путем моделирования. Springer. С. 38–. ISBN  9781402008320. Получено 5 июн 2013.
  2. ^ Линден, Дэвид; Редди, Томас Б. (2002). Справочник батарей (3-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п.28-18. ISBN  0-07-135978-8.
  3. ^ а б c d Часто задаваемые вопросы по ремонту, цитируется техническая записка GE
  4. ^ Часто задаваемые вопросы по ремонту, цитируемые выше, но без ссылки на техническую записку GE
  5. ^ Батареи как источники электроэнергии
  6. ^ Типы и характеристики аккумуляторов для HEV ThermoAnalytics, Inc., 2007. Проверено 11 июня 2010 г.
  7. ^ «Рекомендации ZZZ по обслуживанию литий-ионных батарей» (PDF). Tektronix, Inc. Получено 16 декабря 2013.
  8. ^ «Меры предосторожности для литий-ионных и литий-полимерных элементов и батарей, например». Корпорация Ultralife. Получено 16 декабря 2013.

дальнейшее чтение

  • Справочник по применению аккумуляторных батарей от Gates Energy Products, издается 10 апреля 1992 г.