Эффект памяти
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( январь 2007 г. ) |
Эффект памяти , также известный как эффект батареи , эффект ленивой батареи или память батареи , — это эффект, наблюдаемый в никель-кадмиевых аккумуляторных батареях , который заставляет их удерживать меньше заряда. [1] [2] Он описывает ситуацию, при которой никель-кадмиевые аккумуляторы постепенно теряют свою максимальную энергоемкость, если их неоднократно заряжать после частичной разрядки. Аккумулятор видимо "запоминает" меньшую емкость. [3]
Настоящий эффект памяти
[ редактировать ]Термин «память» пришел из аэрокосмического никель-кадмиевого приложения, в котором элементы неоднократно разряжались до 25% доступной емкости (плюс-минус 1%) под строгим компьютерным контролем, а затем перезаряжались до 100% емкости без перезаряда. [4] Этот долгосрочный режим повторяющихся циклов , без каких-либо условий для перезарядки, привел к потере мощности за пределами 25% точки разряда. Истинная память не может существовать, если выполняется одно (или несколько) из следующих условий:
- аккумуляторы достигают полного перезаряда.
- разряд не совсем одинаковый в каждом цикле, в пределах плюс-минус 3%
- разряд менее 1,0 В на элемент [4]
Настоящий эффект памяти специфичен для никель-кадмиевых элементов со спеченными пластинами , и его чрезвычайно трудно воспроизвести, особенно в элементах с меньшим значением ампер-часа. В одной конкретной программе испытаний, призванной вызвать этот эффект, ничего не было обнаружено после более чем 700 точно контролируемых циклов зарядки/разрядки. В программе использовались спирально-навитые аккумуляторы емкостью один ампер-час. В последующей программе в аналогичном режиме испытаний использовались аккумуляторы аэрокосмического типа на 20 ампер-часов; эффекты памяти наблюдались после нескольких сотен циклов. [5]
Другие проблемы, воспринимаемые как эффект памяти
[ редактировать ]Явления, которые не являются настоящими эффектами памяти, также могут возникать в батареях других типов, кроме никель-кадмиевых элементов со спеченными пластинами. В частности, элементы на основе лития, обычно не подверженные эффекту памяти, могут изменять уровни напряжения так, что система управления аккумулятором может воспринимать фактическое уменьшение емкости. [6]
Временные эффекты
[ редактировать ]Снижение напряжения из-за длительного перезаряда
[ редактировать ]Распространенным процессом, который часто приписывают эффекту памяти, является снижение напряжения. В этом случае выходное напряжение батареи по мере ее использования падает быстрее, чем обычно, хотя общая емкость остается практически неизменной. В современном электронном оборудовании, которое контролирует напряжение, чтобы определить уровень заряда батареи, батарея разряжается очень быстро. Пользователю кажется, что аккумулятор не держит полный заряд, что похоже на эффект памяти. Это распространенная проблема с устройствами с высокой нагрузкой, такими как цифровые камеры и сотовые телефоны.
Снижение напряжения вызвано многократным перезарядом аккумулятора, что вызывает образование мелких кристаллов электролита . на пластинах [ нужна ссылка ] Они могут засорить пластины, увеличивая сопротивление и снижая напряжение некоторых отдельных ячеек батареи. Это приводит к тому, что создается впечатление, что батарея в целом быстро разряжается, поскольку отдельные элементы быстро разряжаются, и напряжение батареи в целом внезапно падает. [ нужна ссылка ] Этот эффект очень распространен, [ нужна ссылка ] поскольку потребительские зарядные устройства обычно завышают стоимость. Например , никель-металлогидридные батареи, как известно, испытывают такую форму потери емкости. [ нужна ссылка ] часто ошибочно приписывают эффекту памяти. [2]
Ремонт
[ редактировать ]Этот эффект можно преодолеть, подвергая каждую ячейку батареи одному или нескольким циклам глубокой зарядки/разрядки. [7] Это необходимо делать с отдельными элементами, а не с многоэлементной батареей; в батарее некоторые элементы могут разряжаться раньше других, в результате чего эти элементы подвергаются обратному зарядному току со стороны остальных элементов, что потенциально может привести к необратимому повреждению.
Высокие температуры
[ редактировать ]Высокие температуры также могут снизить напряжение заряда и заряд, принимаемый элементами. [4]
Другие причины
[ редактировать ]- Эксплуатация при температуре ниже 32 °F (0 °C)
- Высокая скорость разряда (более 5C) в аккумуляторе, специально не предназначенном для такого использования.
- Недостаточное время зарядки
- Неисправное зарядное устройство [4]
Постоянная потеря мощности
[ редактировать ]Глубокий разряд
[ редактировать ]Некоторые аккумуляторные батареи могут быть повреждены в результате многократного глубокого разряда. Батареи состоят из множества похожих, но не идентичных ячеек. Каждая ячейка имеет свою зарядную емкость. Поскольку батарея в целом глубоко разряжается, ячейка с наименьшей емкостью может достичь нулевого заряда и будет «заряжаться в обратном направлении», поскольку другие ячейки продолжают пропускать через нее ток. Возникающую в результате потерю емкости часто связывают с эффектом памяти.
Пользователи аккумуляторов могут попытаться избежать собственно эффекта памяти, полностью разрядив аккумуляторы. Такая практика, вероятно, приведет к еще большему повреждению, поскольку одна из ячеек будет глубоко разряжена. Ущерб сосредоточен на самой слабой ячейке, поэтому каждый дополнительный полный разряд будет наносить все больший и больший ущерб этой ячейке.
Возраст и использование – нормальный конец срока службы
[ редактировать ]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 в результате напряжение батареи снижается. Литиевые батареи имеют один из самых длительных сроков простоя среди всех конструкций. К сожалению, количество рабочих циклов все еще довольно низкое и составляет примерно 400–1200 полных циклов зарядки/разрядки. [8] Срок службы литиевых батарей уменьшается при повышении температуры и степени заряда (SoC), независимо от того, используются они или нет; Максимальный срок службы литиевых элементов, когда они не используются (хранятся), достигается за счет охлаждения (без замораживания) с зарядом до 30–50% SoC. Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку, аккумулятор следует возвращать к комнатной температуре и заряжать до 50 % SoC раз в шесть месяцев или раз в год. [9] [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бергвелд, HJ; Круйт, WS; Ноттен, Питер Х.Л. (30 сентября 2002 г.). Системы управления батареями: проектирование путем моделирования . Спрингер. стр. 38–. ISBN 9781402008320 . Проверено 5 июня 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Снижение напряжения («Эффект памяти»)» . Duracell.com . Проктер энд Гэмбл . Архивировано из оригинала 3 марта 2009 года . Проверено 15 сентября 2015 г.
- ^ Линден, Дэвид; Редди, Томас Б. (2002). Справочник по батареям (3-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 28-18 . ISBN 0-07-135978-8 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Часто задаваемые вопросы по ремонту, цитируем техническую записку GE Даволио Г. и Сораньи Э. (1998). Журнал прикладной электрохимии, 28 (12), 1313–1319. дои:10.1023/а:1003452327919
- ^ «Часто задаваемые вопросы по Sci.Electronics: дополнительная информация о батарее» . www.repairfaq.org .
- ^ «Эффект памяти теперь встречается и в литий-ионных батареях» . Институт Пола Шеррера . Проверено 10 апреля 2021 г.
- ^ «Батареи как источники электрической энергии» . www2.eng.cam.ac.uk.
- ^ Типы и характеристики аккумуляторов для HEV ThermoAnalytics, Inc., 2007. Проверено 11 июня 2010 г.
- ^ «Руководство ZZZ по обслуживанию литий-ионных аккумуляторов» (PDF) . Тектроникс, Инк . Проверено 16 декабря 2013 г.
- ^ «Меры предосторожности при использовании литий-ионных и литий-полимерных элементов и аккумуляторов» . Компания Ультралайф . Проверено 16 декабря 2013 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Руководство по применению аккумуляторных батарей от Gates Energy Products, издается с 10 апреля 1992 г.