Акумулятори з довгим і щасливим життям: абетка для «чайників»

Світло, коли немає електрики, чистоту килимів чи підлоги попри часті відключення, подрібнення їжі чи миття посуду, тривалу роботу гаджетів і заживлення інтернету, павербанки і зарядні станції, життя автомобіля – все це нині тримається на акумуляторах (АКБ, абревіатура – акумуляторна кислотна батарея). Саме вони допомагають нам долати чи мінімізувати відключення електрики.Тим паче – попереду зима і потреба у них стає більшою, але подбати про те, аби вони якомога довше нам служили – теж варто. Тим паче, що порад, іноді суперечливих, як доглядати за батареями, – хоч греблю гати. 

Розповісти як перевірити стан акумуляторів і подбати про їхнє тривале і щасливе життя у напружений час – таке завдання авторка поставила перед Богданом Калініним, інженером компанії i3 Engineering. Серед іншого, Богдан проєктує «розумні будинки», то ж про акумулятори знає, здається, все.

Богдан Калінін: Перш за все треба зрозуміти, що довго і щасливо мають жити не акумулятори, а люди. І саме для їхнього комфортного життя й існують акумулятори. І коли ми опиняємось перед дилемою, – забезпечити акумулятору найкращі умови чи подбати про себе Богдан, звісно, радить не економити на житті акумулятора. 

Перше, з чого починає співрозмовник – це правила безпеки. Недарма ж кажуть, що вони пишуться кров’ю. У цьому випадку – вогнем і пожежами, адже літієві акумулятори є найнебезпечнішими з усього класу, – вони пожежонебезпечні. То ж, якщо у вас дома є потужні акумулятори, – необхідно мати і вогнегасник класу D. Той, який дозволяє гасити метали, які горять.   

Ще одна порада, якою не варто нехтувати – при заряджанні техніки ваша присутність і нагляд обов’язкові. «Будь-яка штука, яка заряджається від розетки не може бути ідеальною. Там відбуваються інтенсивні хімічні процеси, які виділяють багато тепла і руйнування акумулятора може бути саме під час зарядки, ці процеси можуть призвести до непередбачуваних наслідків, їх треба одразу усувати. Не радив би залишати будинок,поки заряджається акумулятор, або залишати заряджатися на ніч». 

І ще Богдан радить читати інструкції – там є чимало цікавих, неочевидних і вартих уваги порад залежно від типів акумуляторів…

На літій – іон – ферофосфор розрахуйсь!

Що ми маємо знати про акумулятори? Їх існує кілька типів.

Здебільшого, – пояснює Богдан, –  у нас функціонують різні типи літієвих акумуляторів. Дехто ставить свої саморобні системи на основі свинцевих акумуляторів, але свинець має дуже багато недоліків: повільно заряджається, якщо його постійно тримати на зарядці він швидко втрачає свою ємність.

Зарядні станції, павербанки та дрібна техніка це переважно літієві акумулятори. Їх є три основні види.

Літій-іонні акумулятори (Li-ion). Найчисельніші зі свого класу, звичайні акумулятори, які бувають на телефонах, ноутбуках, павербанках. В їх основі рідкий електроліт і катод з магнію, кобальту. Ці акумулятори насправді найнебезпечніші з літієвих акумуляторів, через те, що в них дуже велике співвідношення ємності до їхньої маси, вони найкомпактніші (енергії запасається на одиницю об'єму більший обсяг), саме тому часто використовується в побутовій техніці. Вони доволі дешеві. Проте, коли такі акумулятори горять, – то вогнем доволі інтенсивним.

Літій- залізно-фосфатні акумулятори (lifepo4). Зазвичай використовують у зарядних станціях: екофлоу, єті і так далі. В них теж рідкий електроліт, але вони набагато безпечніші. Коли вони горять, то вогонь не такий потужний, як в їхніх «однокласників». Часто вони можуть горіти без вогню – з виділенням диму. Однак в них менша щільність енергії на одиницю маси. 

Найбезпечніші – це Літій-титанатні (LTO) акумулятори. В них вже електроліт не рідкий, а твердий. Хімічні процеси відбуваються не так інтенсивно і це найдорожчі акумулятори, які в нас рідко можна знайти, – вони найсучасніші з усіх. У них, щоправда, обсяг енергії на одиницю об’єму найменший з усіх літієвих. Скажімо, порівняно з «родичами» – десь вдвічі менша. Ці акумулятори, відповідно, доволі об’ємні. Але перспективні для використання транспортом, особливо громадським. А ще – супершвидко заряджаються та добре показують себе при мінусових температурах.

По тривалості життя – «кожна хімія» акумуляторів має свою специфіку, яку можна дізнатись в даташитах на акумуляторі (Datasheet, даташит – це технічна документація). Там пишеться і про те, як себе поводить ця «хімія», яким струмом заряджати. Звичайні споживачі з самими акумуляторами напряму діла не мають,то виробники це враховують, тож варто-таки знайомитись з рекомендаціями. 

Повна розрядка і 100% зарядка не найкращий з варіантів

Загалом літієві акумулятори мають свій ресурс, який в них закладений, залежно від типу. Є такі, які розраховані на пів тисячі циклів заряду-розряду і далі батарея просідає, є з потенціалом три тисячі заряду-розряду. Це теж зазначено у документах.

Але найголовніше, аби акумулятори довше жили – не розряджати їх до самого нуля і не заряджати до 100%. Чим менше буде повних циклів, тим краще для акумулятора. Щодо діапазону, в якому найоптимальніше тримати свій АКБ – це 30-60% заряду. Але, – одразу зазначає Богдан Калінін, – такої ємності може не вистачати для роботи. «Для акумулятора чим менше заряд, тим краще, але треба зважати на поточні потреби, щоб вистачало на все. Сьогоднішні реалії такі, що варто заряджати акумулятори максимально і не зважати на те, що в них від цього трошки зменшиться період служби. Присутність електроенергії вдома – це більша цінність, ніж просто довге життя акумулятора».

Окрема тема – тривале зберігання АКБ без використання, особливо це стосується павербанків. «Наприклад, минулого року багато хто з нас  купили зарядні станції, а в Україні, натомість, перестали вимикати взимку світло, та й навесні з електропостачанням спочатку було нормально. А павербанки стояли заряджені повністю. Якщо ми їх не використовуємо активно, то тривале зберігання акумуляторів у повністю зарядженому або повністю розрядженому стані може призвести до втрати ємності та зниження продуктивності. Тож зберігати акумулятори на тривалий термін (кілька місяців або більше), рекомендується при половині заряду”. 

Висока температура чи низька? Десь посередині

Як зазначає експерт, літієві акумулятори дуже бояться перегріву. «Коли температура акумулятора збільшується, в ньому починається лавинний ефект: прилад сам себе ще більше розігріває і від цього температура ще збільшується… І таке може закінчитись тим, що акумулятор може вийти з ладу. Тому треба завжди під час зарядки/розрядки давати доступ повітрю. Щоб прилад не був у закритій шафі чи під подушкою (таке часто роблять із мобілками). «У зарядних станціях, наприклад, забезпечують примусовий обдув (кулером) внутрішніх інверторів і акумуляторів, коли ті активно використовуються. 

Загалом же літієві акумулятори не люблять морозів. «Вони себе чудово почувають при кімнатних температурах. При низьких температурах у цього виду АКБ втрачається рухливість іонів, через це вони не можуть віддавати свою ємність. Ми часто чуємо, що на морозі акумулятори швидко розряджаються. Але насправді вони на мороз не розряджаються, а саме літій втрачає рухливість і якщо прилад відігріти, то заряд знову повернеться до початкових показників». 

При мінусових температурах акумулятори не можуть віддавати свій заряд, а при високих температурах їм теж не добре. 

Рік виробництва не/має значення

Має значення термін експлуатації, якщо берете вживану техніку. 

Якщо акумулятори зберігаються у відповідних умовах, то «свіжість» тут не головний параметр, хоча важливий. «Акумулятори можуть довго зберігатись, хоча раз на рік їх треба підзаряджати, щоб повернути внутрішній саморозряд до початкового рівня», – пояснює Богдан.

«Акумулятор, коли зберігається, все одно, нехай трішечки, але деградує. Акумулятор, який виготовили 10 років тому, і той, що виготовлений цього року будуть відрізнятись, але не критично. Але ви маєте бути впевнені, що умови зберігання були відповідні», – наголошує пан Калінін. В нинішніх реаліях складські приміщення в Україні не завжди можуть бути обігріті. 

«Калібрування» і початок експлуатації

Є серед порад і така: на початку експлуатації АКБ треба його кілька разів повністю розрядити/зарядити. 

«Тут глобально багато чого змішалося в купу, – каже інженер. По-перше, старий тип акумуляторів (нікель-кадмієві) так влаштовані, що мають «ефект пам’яті» і їх треба було розряджати-заряджати повністю. Коли такі акумулятори зупинити на якомусь із процесів, то він ніби «запам’ятовують» ці значення і вже не можуть розрядитися до нуля, а тільки до того стану, з якого його почали заряджати. 

По-друге, ранні літієві акумулятори із заводу йшли у «законсервованому» стані. Тобто в електроліті містився консервант, і щоб його позбутись якраз потрібно було кілька циклів заряду-розряду, аби акумулятор набирав свою повну ємність. У сучасних АКБ виробники так не роблять.

По-третє, деяку побутову техніку варто «калібрувати». Йдеться про зарядні станції, системи для будинків – павермоли і навіть ноутбуки. «Деякі  літієві акумулятори, якщо вони в складній техніці містяться, мають «на борту» BMS (Battery Management System - система керування батареєю). Система контролює рівень заряду, струми, температуру, кількість зарядних циклів, слідкує за поведінкою акумулятора і у випадку виходу за якісь параметри може його блокувати. Цю систему BMS виводять на екран, де ви бачите рівень заряду, ємність акумулятора та іншу інформацію. Така система вираховує рівень енергії АКБ і для точності її розрахунків, варто 1-2 рази на початку її «прогнати» через повний цикл.

Якщо ж в цей момент відключили електрику, – не біда. Процес калібрування до кінця не відбудеться, BMS може трішки неправильно «знати» ємність акумулятора, але нічого критичного з технікою не відбудеться…

Заряджали-заряджали, а тут відключили світло.

Вимикати з розетки чи чекати подачі струму? «У місті такі історії менш критичні, а ось у сільській місцевості може бути критично, оскільки там рідше оновлюється мережа, може бути нестача потужності на підстанції і через це мережа довше стабілізується, може «стрибати» струм. 

Загалом більшість сучасної техніки (мобілки, роутери) живиться від імпульсних блоків живлення (т.зв.безперебійники). «Вони працюють у широкому діапазоні і нестабільна мережа для них не становить небезпеки. А от найчутливіша до перепадів та техніка, яка живиться напряму від мережі (це в першу чергу холодильники). Компресор холодильника не любить, якщо його виключити одразу після включення, а таке при подачі електрики в мережу може бути. Йому для нормальної роботи треба мінімум хвилин 15-20 попрацювати», – каже експерт. 

Акумуляторні світильники: обираємо світло

Ідеальний варіант, на думку Богдана, – кемпінгові світильники. “Вони у наших реаліях дуже хороші. По-перше, мають багато варіантів як їх закріпити. Зазвичай там є і магніти, які можна використати для розміщення на пралці чи холодильнику, є гачок зачепити за нього. Та і світла їхнього для кімнати буде цілком вистачати, – не читати книжку, але рухатись у приміщенні буде безпечно».

Тут важлива ємність акумулятора, – на неї треба зважати, бо вона забезпечуватиме більше часу на роботу приладу. Але від того зростатиме його вага. Такі ліхтарі можуть працювати і як павербанки, що може бути корисним для зарядки дрібної техніки. Але для подорожей в міській сумці це завелике навантаження. Для носіння в рюкзаку, приміром, варто мати окремо налобний ліхтарик – про всяк випадок.  

Як зробити остаточний вибір

В акумуляторах, зазвичай, вибір для споживача невеликий. Ви можете обрати, як правило, лише ємність. Якщо ж брати зарядні станції, тут буде більше варіантів. Варто звертати увагу на ті, які мають літій-залізо-фосфатні АКБ через те, що вони безпечніші. Проте, застерігає Богдан, варто зважати, що така техніка матиме більший об’єм і масу.

І, звісно, «стрьомні ноунейми з Китаю не варто брати, тут недоречна економія: «Зараз популярна тема закупівлі для роутерів «упсиків” (ups – джерела безперебійного живлення для роутера, «павербанк для роутера») їх багато на ринку, і вони всі з Китаю. Я часто бачу, що в знайомих ці упсики пів року працюють, а потім все. Зазвичай ламаються не так, щоб викидати, але лагодити треба. А все через те, що виробник невідомий, то і живе воно не дуже довго». 

То ж серйозні експерти і навіть поштові перевізники знають, що «акумулятори жартів не люблять» (так принаймні попереджають про відмову пересилати поштою АКБ). На сьогодні обізнаність у цій сфері дозволить мінімізувати фінансові втрати та ризики і навпаки – здобути собі хорошого і надійного помічника при відключенні світла та джерело безперебійної роботи гаджетів. 

Бо як жартують у мережах українці: 40 млн людей без світла — це дуже погано, але можна виправити, а ось 140 млн людей без мізків — оце горе невиправне…

Ярина Скуратівська, Київ 

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ

• Матеріал про заготівлю продуктів на зиму без морозилки і перспективи заморожених продуктів читайте тут.

• Матеріал щодо мінімального та комфортного комплекту енергоресурсів для життя у місті та селі без електрики шукайте тут.