Эффект памяти аккумулятора что это
Перейти к содержимому

Эффект памяти аккумулятора что это

  • автор:

Эффект памяти аккумулятора что это

Эффект памяти аккумуляторной батареи — в настоящий момент под эффектом памяти понимается обратимая потеря ёмкости, имеющая место в некоторых типах электрических аккумуляторов при нарушении рекомендованного режима зарядки, в частности, при подзарядке не полностью разрядившегося аккумулятора.

Эффектом памяти называется явление уменьшения первоначальной емкости аккумулятора из-за нарушения потребителем рекомендованного производителем режима эксплуатации. Свое название данный эффект получил благодаря его практическому проявлению: аккумулятор словно запоминает факт, что в прошлый раз его разрядили не до конца, что его полная емкость не была востребована, и в следующие разы отдает уже меньше энергии, чем когда он был новым, чем теоретически позволила бы его номинальная емкость.

Данному эффекту подвержены некоторые популярные типы аккумуляторов: литий-ионные, никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные. Хорошая новость заключается в том, что на ранней стадии эффект памяти является обратимым, а у литий-ионных и вовсе проявляется незначительно. Так что если вы столкнулись с эффектом памяти у аккумулятора, то не спешите расстраиваться.

Давайте же уясним для себя, какие именно действия человека способствуют развитию у аккумулятора эффекта памяти и как не допустить этого неприятного явления.

Если вы решаете подзарядить аккумулятор который еще почти полностью заряжен или разряжен не более чем на половину емкости, то именно это и ведет к формированию и разрастанию эффекта памяти.

Правильными действиями будут такие: аккумулятор всегда следует разряжать почти полностью, и только после этого ставить на зарядку, тогда эффект памяти не разовьется, и в ярко выраженной форме себя не проявит.

Конечно не стоит допускать и глубокого разряда ячеек. В идеале лучше разряжать до минимального, рекомендованного производителем в документации, напряжения, и только потом заряжать. Скажем, для литий-ионных аккумуляторов нижняя граница разряда лежит в районе 2,5 вольт.

Физическая причина возникновения эффекта памяти заключается в том, что если аккумулятор систематически не разряжается полностью, то кристаллы активного вещества внутри него становятся все крупнее. Следовательно общая площадь активной рабочей поверхности элемента уменьшается.

Очевидно, что в новом аккумуляторе площадь поверхности активного вещества значительно больше, потому что кристаллические структуры изначально по размеру меньше. Значит и химической энергии аккумулятор в таком состоянии сможет запасти и отдать больше.

А когда объем кристаллов увеличивается, общая активная поверхность уменьшается, следовательно максимально доступный ток становится меньше и меньше, внутреннее сопротивление растет, в общем — снижается емкость аккумулятора.

В худшем случае крупные кристаллы засорят пространство между катодом и анодом настолько, что в конце концов интенсивность саморазряда лишит аккумулятор работоспособности. Кроме того острые кристаллы способны повредить сепаратор и сделать элемент полностью непригодным.

Чтобы пресечь развитие эффекта памяти на корню, необходимо всегда соблюдать правильный режим эксплуатации аккумулятора. Нужно полностью разрядить аккумулятор, и только после этого начинать заряжать.

В процессе зарядки не нужно превышать рекомендованный ток заряда, а в процессе разряда — рекомендованный ток разряда. Новый аккумулятор всегда необходимо потренировать прежде чем начинать использовать его по назначению: разрядить полностью, а потом полностью зарядить, и так два-три раза.

Данная тренировка позволит довести емкость аккумулятора до максимума. Лучше вообще использовать зарядные устройства оснащенные функцией предварительного доразряда батареи. Такое устройство, когда аккумулятор в него установлен, сначала нагружает его для разряда до минимума, и только когда ток разряда сильно упал — начинает заряжать.

Ранее ЭлектроВести писали, что г руппа японских ученых создала уникальную технологию для создания самовосстанавливающихся аккумуляторов. Материал, из которого он изготовлен, обладает высокой износоустойчивостью и может самовосстанавливаться.

Эффект памяти аккумулятора что это

Эффект памяти — эффект снижения ёмкости некоторых типов аккумуляторов. Изначально так назывался эффект резкого снижения ёмкости Никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов после нескольких перезарядок при неполном разряде.

Методы защиты от эффекта

Доводить аккумулятор до почти полной разрядки и только после этого его заряжать вновь.

Типы аккумуляторов, подверженные эффекту памяти

  • Никель-кадмиевый (NiCd)
  • Никель-металл-гидридный (NiMH)
  • Серебряно-цинковый аккумулятор

При эксплуатации герметичного Ni-Cd аккумулятора отмечается феномен, который долгие годы вызывал беспокойство пользователей этих источников тока. Феномен получил название — эффект памяти.

Первоначально его наблюдали при специфических режимах циклирования — с малой глубиной разряда (не более 30% от состояния полной заряженности) аккумулятора. В результате такой эксплуатации на разрядной кривой аккумулятора возникала вторая площадка более низкого напряжения, и емкость, которую можно было снять до момента достижения 1В, понижалась. При увеличении продолжительности циклирования в этом режиме площадка пониженного напряжения увеличивалась (сдвигалась влево).

Впоследствии любое уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при длительном циклировании на небольшую глубину, стали называть "эффектом памяти", хотя механизмы, приводящие к такому эффекту, могли различаться. Так как вопрос об "эффекте памяти" возникает у большинства потребителей источников тока разных систем, мы хотим обратить особое внимание на различие этих механизмов, приводящих к снижению напряжения аккумулятора.

В герметичных Ni-Cd аккумуляторах кадмиевый электрод имеет никелевую основу. Кроме того, в его активной массе присутствует некоторое количество оксидов никеля, которые входят в рецептуру или попадают в электрод в ходе технологического процесса его производства. При циклировании аккумуляторов в кадмиевом электроде может образоваться интерметаллическое соединение Ni5Cd21 разряд которого совершается при потенциале на 150 мВ положительнее, чем разряд чистого кадмиевого электрода. В результате этого на разрядной кривой Ni-Cd аккумулятора и появляется вторая площадка с более низким напряжением. Формирование этой площадки идет наиболее быстро при небольших токах заряда и ускоряется с повышением температуры. Именно такая ситуация часто имеет место при использовании источников тока в буферном режиме. Неглубокое циклирование на верхнем уровне заряженности приводит к повышенному тепловыделению аккумулятора и быстрому росту содержания Ni5Cd21.

Уменьшение разрядного напряжения в результате накопления никелата кадмия не является необратимым. Разрушение Ni5Cd21 и восстановление начального состояния активной массы происходит при проведении нескольких разрядов до 1В, которые следует делать не реже 1 раза в месяц.

Если аккумулятор используется в режиме глубокого циклирования, этот эффект вообще не возникает.

Имеет место и другой механизм, который приводит к снижению разрядного напряжения, хоть и меньшему по величине по сравнению с описанным выше. Он связан с регулярными значительными перезарядами аккумуляторов. На оксидно-никелевом электроде в этом случае образуется ?-фаза NiOOH, разрядный потенциал которого ниже на 50 мВ, чем у ?-NiOOH. И разрядное напряжение аккумулятора понижается. Эффект снижения разрядного напряжения аккумуляторов, связанный с действием их перезаряда, можно назвать ложным эффектом памяти.

Для того чтобы такой эффект не возникал, достаточно просто правильно контролировать заряд и не допускать продолжительных перезарядов, особенно при больших токах.

Следует добавить, что перезаряд к тому же способствует формированию крупных кристаллов в структуре электродов. Их рабочая поверхность уменьшается, и это ведет к уменьшению разрядной емкости. Укрупнение кристаллов в электродных массах происходит и при малых токах, которые имеют место в режиме компенсационного подзаряда. Поэтому долго держать аккумуляторы в таком режиме не рекомендуется.

При периодическом проведении разрядов никель-кадмиевых аккумуляторов до 1В происходит перестройка структуры активных масс. Возвращение мелкопористой структуры приводит к увеличению рабочей поверхности электродов и повышению разрядной емкости аккумулятора. Еще больший эффект разукрупнения кристаллов достигается при последующем доразряде до 0,5В малыми токами, а также при циклировании с зарядом знакопеременным током.

Но не стоит забывать что уменьшение емкости аккумуляторов происходит и в результате процессов деградации, которые происходят даже в не использующихся аккумуляторах.

В статье использован материал из Википедии и из сайта powerinfo.ru

Эффект памяти аккумулятора

В ходе эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов была выявлена особенность, получившая название «эффект памяти». В дальнейшем эта особенность была выявлена и при использовании элементов питания других типов химии. Ее суть заключается в обратимой потери емкости, происходящей при определенных режимах перезарядки, в т. ч. при подзарядке частично разряженных элементов.

Аккумулятор будто запоминает, что в прошлый раз его емкость использовали не полностью, и в последующие разы отдает меньше энергии, т.е. его первоначальная емкость уменьшается. Это явление усиливается при систематической подзарядке аккумуляторов из частично заряженного состояния, особенно на 50% или более. У литий-ионных аккумуляторов эффект памяти есть, но не выражен, что выгодно отличает их от никель-кадмиевых и никель-металлгидридных элементов.

Физическое объяснение явления

С физической точки зрения эффект памяти появляется так: при систематической подзарядке аккумулятора из частично заряженного состояния кристаллы активного вещества в его структуре становятся крупнее. В результате суммарная площадь активной рабочей поверхности аккума сокращается. Снижается и его способность запасать и отдавать энергию. Предельно доступный ток элемента уменьшается, внутреннее сопротивление растет, а емкость – падает.

Если крупные кристаллы сильно засорят пространство между электродами, интенсивный саморазряд сделает аккумулятор неработоспособным. С другой стороны, острые кристаллы могут повредить сепараторную перегородку, и аккумулятор станет непригодным для использования. Избежать таких последствий помогает четкое соблюдение правил эксплуатации аккумуляторов, в т. ч. придерживаться рекомендованных производителем токов заряда и разряда.

Профилактика эффекта памяти

На ранних стадиях это явление обратимо, а у Li-ion аккумуляторов эффект памяти практически не проявляется. Поэтому литиевые элементы питания можно и нужно заряжать, не дожидаясь падения уровня заряда до минимума. При использовании батарей с выраженным эффектом памяти рекомендуется перед каждой подзарядкой разряжать аккумулятор до минимума, рекомендованного производителем. Но при этом нельзя допускать глубокого разряда элементов – ниже допустимого уровня.

Новые аккумуляторы с выраженным эффектом памяти рекомендуется перед началом использования подвергнуть тренировке. Она заключается в разрядке и зарядке элементов питания 2–3 раза подряд. Такая тренировка помогает довести емкость аккумулятора до максимально возможного значения. Чтобы убрать проявления эффекта памяти в процессе эксплуатации аккумулятора, нужно около 10 циклов такой тренировки. В дальнейшем для подзарядки рекомендуется использовать зарядные устройства с функцией доразряда. Они вначале разряжают аккумулятор, а затем заряжают его.

Какие аккумуляторы имеют эффект памяти

Это явление характерно для всех элементов питания, но в разной степени:

  1. у никель-кадмиевых – эффект памяти наиболее выражен;
  2. у никель-металлгидридных – проявляется в меньшей степени;
  3. у серебряно-цинковых – есть, но некритичен;
  4. у литий-ионных – ничтожно мал, поэтому Li-ion элементы питания часто называют аккумуляторами без эффекта памяти.

У литий-ионных элементов относительное отклонение в напряжении не превышает нескольких единиц на тысячу. Поэтому снижение первоначальной емкости в ходе их эксплуатации связано не с эффектом памяти, а с процессом естественной деградации. Ее ускоряют такие факторы как глубокий разряд и эксплуатация элементов при высоких температурах.

В производственных масштабах для замедления процесса деградации литиевых батарей используются электролитические добавки, электроды из стабильных кристаллических структур, стабильные электролиты. Ученые работают над созданием более совершенных аккумуляторов, но на сегодняшний день лидерами по всем характеристикам остаются литиевые элементы питания.

Эффект памяти аккумулятора

  • 28 ноября 2019 г.
  • 842 просмотра
  • 0 комментариев

Эффект памяти аккумулятора

Эффект памяти аккумулятора

Некоторые аккумуляторы обладают эффектом памяти. Это явление в значительной степени снижает эффективность работы источника питания. О том, что представляет собой этот процесс, как не допустить «запоминания» и что делать, если батарея уже работает в ограниченном режиме, будет подробно рассказано далее.

Что такое эффект памяти аккумулятора

Как происходит эффект памяти заряда

Эффект памяти аккумулятора – это значительная потеря ёмкости батареи, в результате подзарядки не разрядившегося до конца элемента питания. Изделие как бы запоминает предыдущее значение ёмкости, при котором его установили на подзарядку и при последующей работе отдаёт электрический ток только до этого уровня. Объяснить этот процесс можно не появлением когнитивных способностей у неодушевлённого предмета, а в результате увеличения кристаллов активного вещества. Такая «патология» наиболее сильно проявляется в том случае, если некоторые виды перезаряжаемых АКБ устанавливаются на подзарядку до момента полной отдачи имеющегося запаса электрического тока. Если аккумулятор постоянно эксплуатируется в таком режиме, то изделие не только потеряет значительный запас ёмкости, но и может полностью выйти из строя. Чтобы защитить себя от необходимости замены аккумуляторов необходимо вовремя заметить изменения в работе таких изделий. В общем, «симптомы» у различных моделей проявляется практически одинаково, поэтому не составит труда вовремя определить работу источника питания в нестандартном режиме. Несмотря на ограниченное количество циклов работы таких устройств даже сильно поврежденные батареи, во многих случаях, можно восстановить с помощью специальной тренировки АКБ.

Как проявляется эффект памяти в аккумуляторах

li ion и ni cd

Для того чтобы исключить вероятность образование памяти аккумулятора рекомендуется вначале правильно определить тип АКБ. Зная химический состав электролита и электродов несложно определить подверженность таких элементов эффекту разрастания кристаллов. Ni-Mh. Практически все элементы питания, в состав которых входит никель, подвержены эффекту памяти. Батареи Ni-Mh не являются исключением из этого правила. Достаточно один раз не разрядить полностью батарею, чтобы при следующем использовании ёмкость элемента значительно снизилось. Если гаджетом или инструментом пользуются часто, то проявляться такой эффект может в заметном снижении времени работы устройства. Ni-Cd. Никель-кадмиевые изделия являются наиболее подверженными эффекту памяти элементами питания. Снижение ёмкости также проявляется в виде уменьшения времени работы. Такая особенность может проявляться даже при коротком периоде эксплуатации элементов, особенно у дешёвых моделей. Li-Ion. Литий-ионные аккумуляторы являются современными химическими источниками электроэнергии, поэтому практически лишены эффекта памяти. Незначительные отклонения в ёмкости, как правило, связаны только с длительной эксплуатацией таких изделий или с очень интенсивным использованием Li-Pol. Литий-полимерные изделия также лишены эффекта памяти. Такие изделия идеально подходят для устройств, которые используются время от времени и подзаряжаются задолго до полного израсходования энергии. LiFePO4. Литий-железофосфатные элементы подвержены эффекту памяти. Несмотря на то, что снижение ёмкости в результате установки изделия на подзарядку до полного разряда не так значительно как в Ni-Mh и Ni-Cd батареях, достаточно один раз нарушить принцип полного израсходования энергии, чтобы запустит патологический процесс на катоде батарей этого типа.

Как не допустить эффекта памяти

IMAX B6

Эффекта памяти в аккумуляторах наиболее подверженных подобной патологии очень просто не допустить. Для этого достаточно всегда разряжать батарею на 100%, прежде чем установить источник электроэнергии на подзарядку. Если по тем или иным причинам осуществлять полный расход электроэнергии каждый раз не представляется возможным, то для профилактики рекомендуется полностью израсходовать запас время от времени, а затем полностью зарядить изделие током, рекомендуемым заводом-изготовителем АКБ. Чтобы снизить вероятность образования эффекта памяти в никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторах рекомендуется перед эксплуатацией новых изделий «раскачать» их до необходимых значений ёмкости. Для этой цели достаточно полностью зарядить изделие током, которые не превышает значений, установленным заводом-изготовителем. Затем разрядить устройство через не слишком мощный потребитель электроэнергии. Такая тренировка позволит полностью раскрыть потенциал устройства с самого начала эксплуатации и убрать начальные образования кристаллов на внутренних контактах батареи.

Какие устройства наиболее подвержены проблеме

Эффект памяти проявляется особенно сильно в портативных устройствах, которые могут использоваться продолжительное время. Например, шуруповёрты, применяемые на неэлектрифицированных объектах заряжают до полного объёма, даже если запас электроэнергии не израсходован. Это связано, прежде всего, с тем, что в процессе выполнения работ не будет возможности установить прибор на подзарядку. Аналогичная проблема наблюдается, если беспроводное устройство применяется периодически. Рабочие, при наличии перерывов в использовании прибора, подключают его к сети через адаптер, что приводит к очень быстрому снижению эффективности работы источников питания.

Можно ли раскачать АКБ при снижении ёмкости

  • Разрядить элемент питания через не слишком мощный потребитель электроэнергии, до наличия на контактах изделия напряжения 0,8 – 1,0 Вольт. Измерить этот показатель можно с помощью мультиметра.
  • Установить аккумулятор в зарядное устройств и зарядить его на 100 процентов.
  • Повторить процесс заряд-разряда несколько раз.

Если эффект памяти – это последствия «недоразряда», который наблюдался в течение длительного времени, то возможно процесс зарядки потребуется осуществлять с применением более мощных ЗУ.

Если в процессе эксплуатации аккумуляторов эффект памяти явно не проявляется либо изделия хранятся длительное время без подзарядки, то тренировку, описанную выше, рекомендуется проводить в профилактических целях. Особенно хорошо проявляет себя такой подход при эксплуатации Ni-Mh и Ni-Cd батарей.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *