Срок службы аккумуляторной батареи

29.09.2011

Срок службы аккумулятора – один из главных критериев выбора автономного источника электроэнергии. Этот показатель определяется количеством циклов заряда/разряда, условиями эксплуатации и хранения. Также долговечность батареи зависит от ее конструктивных особенностей, принципа работы и ряда других факторов.

Виды аккумуляторных батарей

Основные разновидности АКБ:

  • Свинцовые (Pb). Чаще всего их используют для запуска автомобильных двигателей и изготовления источников бесперебойного питания. Их конструкция включает реагенты (свинец и диоксид свинца), а также электролит (раствор серной кислоты). Свинцовые аккумуляторы имеют сравнительно невысокую стоимость, но также обладают малой удельной энергией, не очень хорошо держат заряд, выделяют водород при работе. Гарантийный срок для таких устройств находится обычно в пределах от 1 до 5 лет.
  • Никель-кадмиевые (Ni-Cd). Также их часто называют щелочными, так как электролитом служит раствор КОН, а реагентами – кадмий и гидроксид никеля. Они способны эффективно работать при низких температурах. Недостатки этих батарей – применение токсичных веществ и наличие эффекта памяти.
  • Никель-металлогидридные (Ni-MH). Здесь активным веществом отрицательного электрода является интерметаллид, который обратимо сорбирует водород. Такие аккумуляторы отличаются ровной разрядной кривой, высокой удельной емкостью и отсутствием токсичных компонентов. Могут применяться для питания портативной техники.
  • Литий-ионные (Li-ion). Отрицательным электродом в них служит углеродистый материал, а активным веществом положительного электрода – оксид кобальта. В ходе реакции между ними происходит выделение и поглощение ионов лития. Такой принцип работы обеспечивает высокую удельную емкость и длительный средний срок службы аккумулятора (даже при активном использовании он исчисляется несколькими годами). Литий-ионные модели широко применяются в портативной технике.
  • Литий-полимерные (Li-pol). Их особенностью является наличие микропористой полимерной матрицы, в которую заключен электролит. Это обеспечивает повышенную энергоемкость и более высокую безопасность.

Факторы, влияющие на срок эксплуатации свинцовых аккумуляторов

Ограниченный срок годности свинцовых батарей связан с выпадением активной массы электродов и износом сепараторов под воздействием тока и серной кислоты. При этом данные процессы могут протекать с разной интенсивностью. В связи с этим срок службы АКБ варьируется в очень широких пределах – от 1 года до 25 лет и более. К факторам, которые влияют на время работы аккумуляторных батарей, относится:

  • Тип аккумулятора. Есть несколько разновидностей свинцовых батарей. Наиболее простыми являются обслуживаемые АКБ. Они обладают классической конструкцией, требуют периодического долива электролита. Их срок годности составляет в среднем 3-5 лет. Более современные необслуживаемые аккумуляторы, выполненные в герметизированном корпусе, могут прослужить в нормальных условиях до 15 лет. Наиболее долговечными считаются батареи с гелеобразным электролитом и усовершенствованными электродами, рассчитанными на тяжелые режимы работы. Они служат 20-25 лет.
  • Режим эксплуатации. Большое значение для долговечности АКБ имеет температура окружающей среды, а также глубина разряда. Большинство аккумуляторов рекомендуется использовать и хранить при температуре +10…+30°С. При этом нельзя допускать глубокого разряда батареи (свыше 70-80%). Также на срок службы АКБ влияет сила электротока, которым она заряжается.
  • Нарушение нормальной работы. К основным видам дефектов аккумуляторов относится сульфатация, короткое замыкание пластин, а также механические повреждения. Сульфатация представляет собой образование отложений из плотного сульфата свинца. Они закупоривают поры пластин, что мешает проникновению электролита и протеканию химических процессов. Короткое замыкание пластин происходит из-за разрушения сепараторов или формирования проводящего мостика из шлама, образующегося вследствие выпадения активной массы. К механическим повреждениям относится нарушение целостности банок и ящиков, дефекты межэлементных соединений.

Определение оставшегося срока службы АКБ

Для ориентировочного расчета нужно знать норму срока службы аккумуляторной батареи определенного типа. Обычно она указывается производителем АКБ или приводится в различных отраслевых стандартах. Но во многих случаях реальная долговечность устройств существенно отличается от расчетной. Это связано с перечисленными выше факторами (условия эксплуатации, наличие внутренних повреждений и пр.).

Чтобы примерно узнать, на сколько хватит аккумулятора нужно проводить регулярные тесты батареи и отслеживать динамику ухудшения ее состояния. Наиболее простым типом исследований является измерение внутреннего сопротивления элементов АКБ. Если отклонение от базового уровня составляет более 25-50% (в зависимости от типа батареи и производителя), аккумулятор подлежит замене.

Как увеличить срок службы АКБ

Чтобы продлить срок службы аккумулятора следует придерживаться следующих рекомендаций:

  • Избегать глубоких разрядов. Если батарея долгое время не используется, необходимо периодически подзаряжать ее. Даже самый качественный аккумулятор может полностью выйти из строя, если несколько раз допустить падение остаточного напряжения ниже критического уровня.
  • Обеспечивать рекомендуемый температурный режим. Желательно эксплуатировать АКБ в отапливаемом помещении, в котором поддерживается температура 18-25°С.
  • Тока заряда не должен превышать 25% от емкости батареи. Лучше заряжать аккумуляторы в медленном равномерном режиме.
  • Использовать качественные зарядные устройства, которые обеспечивают высокую точность и стабильность тока и напряжения.

Кроме того, чтобы продлить время работы аккумуляторной батареи, нужно не допускать ударов, сильных вибраций и других нагрузок, которые могут привести к разрушению внутренних компонентов АКБ.