Температурний режим розряду, заряду акумуляторів
Оптимальна температура експлуатації більшості типів акумуляторних батарей - + 15-25 ° С. Як правило, при мінусових температурах спостерігається значне зниження ємності акумуляторних батарей, робота ж в умовах високих температур навколишнього середовища сприяють розвитку деградаційних процесів всередині акумуляторів, прискорюючи процеси старіння і значно скорочуючи термін їх служби.
Так, наприклад, термін служби нікель-металгідридних і герметичних необслуговуваних свинцево-кислотних акумуляторів (технології AGM) в умовах високих температур буде істотно нижче, ніж при нормальній (близькою до кімнатної) температурі. Незважаючи на те, що робоча температура нікель-метал-гідридних акумуляторів встановлюється більшістю виробником на рубежі: -60 ... + 55 ° C (-40 ... +55), оптимальної для їх роботи вважається температура в 20 ° С. Твори заряду / розряду даного типу батарей при високих температурах веде до необоротного істотного зниження їх ємності. Якщо експлуатувати акумуляторні батареї зазначеного типу при 30-градусній спеці - термін їх життя скоротиться не менш, ніж на 20 відсотків (%), якщо ж експлуатація буде проводиться при 40 ° С, то втрати ємності будуть ще більш істотні - до 40 відсотків, а при 45 ° С - до 50 відсотків. Аналогічна ситуація спостерігається і в роботі нікель-кадмієвих та герметичність свинцево-кислотних AGM акумуляторів. У Ni-Cd акумуляторів досить великий діапазон робочих температур, однак не зовсім «люблять» вони високі температури, хоч і вказане властивість виражається у них не настільки яскраво, як у нікель-метал-гідридних. Що стосується герметичності свинцево-кислотних AGM батарей, то підвищення температури експлуатації на кожні 10 градусів вище 25 ° С. призводить до зниження терміну служби акумулятора в 1,5 рази. Перевищення температури в 45-50 ° С для них згубно.
Робота в умовах високих температур призводить до прискорення процесів старіння і збільшення внутрішнього опору в більшості типів літій-іонних акумуляторних батарей. Винятком є літій-залізо-фосфатні (LiFePo4) і літій-полімерні (Li-pol) акумулятори - для них закони не писані. Такі акумулятори стійкі до температури до 60 ° С. Літій-полімерні акумулятори з сухим електролітом прекрасно пристосовуються до підвищення температури умов експлуатації. Чим вище буде температура навколишнього середовища, тим інтенсивніше в них будуть пробігати іонообмінні процеси. З цієї причини, вони так полюбилися користувачам в країнах з жарким кліматом.
Літій-залізо-фосфатні акумулятори (LiFePo4) мають досить широкий діапазон робочих температур: 20 ~ 60 ° С. Холодна або спекотна погода практично не впливає на їх роботу. Такі акумуляторні батареї стійко працюють в особливо жарких умовах. Як правило, конструкція літій-залізо-фосфатних акумуляторних батарей передбачає використання спеціальних систем управління і балансування (BMS), які і захищають акумулятори від перегріву і перевантаження по струму.
Літій-залізо-фосфатні і літій-полімерні акумулятори мають незаперечну перевагу над джерелами електроживлення інших технологій, єдиних їх недолік - досить висока ціна.
Робота в умовах низьких температур відображається на зниженні ємності акумуляторних батарей. При температурі експлуатації нижче -20 ° С в герметичних свинцево-кислотних, нікель-метал-гідридних, літій-іонних акумуляторах спостерігаються незворотні руйнівні процеси. Незважаючи на те, що LiFePo4 акумулятори, так само як і Li-pol, належать до сімейства літієвих, тільки перші здатні досить продуктивно працювати при температурі до -20 ° С не втрачаючи своєї ємності.
Не варто думати, що якщо акумулятор здатний працювати при низьких температурах, то його можна буде заряджати в таких же температурних умовах. Функціональний діапазон заряду, як правило, відрізняється від розрядного, однак вписується в обмежувальний кордон останнього. Так, заряд герметичних необслуговуваних свинцево-кислотних AGM батарей повинен проводиться при температурі від + 5 до 35 ° С, LiFePo4 акумуляторів - при 0 ~ 45 ° С, найбільш ефективно заряд нікель-метал-гідридних батарей відбувається в діапазоні температур від + 10 до 40 ° С. При мінусових температурах здатність до накопичення енергії акумуляторними батареями істотно знижується. Основне правило проведення підзарядки акумуляторів - створення сприятливих умов для зарядного процесу, тобто проведення його в умовах температурного режиму, який буде, як мінімум вище температури замерзання електроліту. Необхідно враховувати той факт, що повністю зарядити акумуляторні батареї при низькій температурі ніколи не вдасться. До того ж, заряд акумуляторів повинен здійснюватися тільки при рекомендованому рівні напруги. ( купити LiFePo4 )
