Аккумуляторная батарея в мобильных устройствах, гаджетах и даже автомобилях сохраняет способность отдавать энергию в течение всего срока службы — обычно это 2-3 года при активных условиях эксплуатации. Её эффективность максимальна ещё с завода, после чего мощность постепенно идёт на спад, за которым следует стремительное (и, главное, заметное) падение к завершению цикла жизни элемента.
При правильном использовании процесс деградации будет довольно долгим. Например, силовые аккумуляторы в электромобилях служат более 8 лет.
Ниже мы привели графики компании Duracell и мнение авторитетного в мире электроники инженера о том, насколько сильно и заметно будет снижаться мощность в современном аккумуляторе? И вообще почему такое происходит и как быть с этими знаниями?
Рассмотрим график напряжения в зависимости от срока эксплуатации аккумулятора типа AA на примере элементов Duracell при постоянных скоростях разряда.
Прежде всего обратите внимание, что основа графика — не 0 В (ноль вольт). Масштаб немного преувеличен.
И напряжение изменяется при использовании батареи, резко падая с более чем 1,5 В до следующего значения, которое уже значительно ниже 1 В (и показывает хорошее такое истощение).
График взят с инженерных страниц компании Duracell и не является рекламой продукции этого бренда, а приведён в качестве наглядного примера исследований по этой теме.
Большинство устройств перестаёт работать при напряжении меньше 1,1 В у элемента АА
Большинство компонентов электронного устройства с АА-аккумулятором работает в полностью функциональном состоянии при снижении напряжения вплоть до 1,2 В. Дизайнеры оборудования учитывают, что напряжение аккумулятора не является постоянным на протяжении всей его жизни. Оно немного снижается в первое время, затем продолжает снижаться постепенно и стремительно уменьшается в конце срока службы ячейки.
По мере того как вы расходуете большее количество энергии, внутреннее сопротивление батареи возрастает
Различные химические составы имеют отличающуюся разрядную зависимость от кривой напряжения. Щелочные ячейки , NiMh или NiCd на линейном графике имеют стабильное напряжение питания, а когда они почти исчерпаны, то «падают как с обрыва». Поэтому в электронике с высоким энергопотреблением производители отдают предпочтение аккумуляторам NiMh или NiCd — они дольше подают постоянное напряжение.
Инженер-электроник Майк Персиаваль приводит замечательный пример из нашей повседневной жизни: «До сих пор ещё есть те, кто ошибочно полагает, что свинцово-кислотная батарея (автомобильная) с номиналом напряжения 12 В составляет:
- • 12 В и при 100% зарядке,
- • 6 В при 50%,
- • 0 В при 0% (полной разрядке).
Разумеется это не так».
Полная зарядка 100% составляет около 13,4 В, разрядка 50% происходит при напряжении около 11,9 В, а полная разрядка до 0% составляет 10,7 В.
Да, вы всё равно можете потреблять некоторый полезный ток при напряжениях ниже этого. Но так можно разрядить батарею ниже точки, после которой электрохимия уже не будет полностью обратима.
Майк Персиваль: «То же самое с литиевыми батареями (литий-ионными, литий-полимерными, как в смартфонах). У них есть точка, ниже которой вы не должны сажать батарею. Большинство конструкций литиевых батарей контролируются электроникой, поэтому в критический момент батарея отключается для безопасности».
Хотя она ещё не полностью разряжена. Там всё еще есть потенциальная энергия. Вот только попытка использовать аккумулятор за пределами этой «точки восстановления» не годится для самой ячейки.
Вот почему некоторые (в основном старые) типы батарей «исчезают» плавно (фонарь на велосипеде гаснет постепенно), а другие технологии просто «внезапно» отключаются (телефон просто говорит «Пока, чувак»).
