Li-ion акумулятори - правда і міфи
Читаючи "поради по експлуатації" акумуляторів на форумах мимоволі замислюєшся - чи то люди фізику з хімією в школі прогулювали, то чи думають що правила експлуатації свинцевих і іонних акумуляторів однакові.Почнемо мабуть з принципів роботи Li-Ion акумулятора. На пальцях все гранично просто - є негативний електрод (зроблений зазвичай з міді), є позитивний (з алюміній), між ними знаходиться пористе речовина (сепаратор), просочений електролітом (він запобігає "самовільний" перехід іонів літію між електродами):
Принцип роботи заснований на можливості іонів літію вбудовуватися в кристалічну решітку різних матеріалів - зазвичай графіту або оксиду кремнію - з утворенням хімічних зв'язків: відповідно при зарядці іони вбудовуються в кристалічну решітку, тим самим накопичуючи заряд на одному електроді, при розрядці відповідно переходять назад до іншого елетроди , віддаючи потрібний нам електрон (кому цікаво більш точне пояснення процесів, що відбуваються - гугл інтеркаляції). В якості електроліту використовуються водосодержащие розчини, що не містять вільного протона і стійкі в широкому діапазоні напруг. Як видно в сучасних акумуляторах все зроблено досить безпечно - металевого літію немає, вибухати нічому, по сепаратора бігають тільки іони.
Тепер, коли з принципом роботи все стало більш-менш зрозуміло, перейдемо до самих распростаренним міфам про Li-Ion акумулятори:
- Міф перший. Li-Ion акумулятор в пристрої не можна розряджати до нуля відсотків.
На ділі все звучить правильно і узгоджується з фізикою - при розрядці до
2.5 У Li-Ion акумулятор починає дуже швидко деградувати, і навіть одна така розрядка може істотно (до 10%!) Зменшити його ємність. До того ж при розряді до такого напруження штатним зарядником зарядити його вже не вийде - при падінні напруги осередку акумулятора нижче
Всі ми пам'ятаємо "вибуховий" Samsung Galaxy Note 7. Проте це швидше виняток з правил - так, літій дуже активний метал, і підірвати його в повітрі неважко (а в воді він і сам дуже яскраво горить). Однак в сучасних акумуляторах використовується не літій, а його іони, які куди менш активні. Так що щоб стався вибух потрібно сильно постаратися - або пошкодити заряджається акумулятор фізично (влаштувати коротке замикання), або заряджати дуже високою напругою (тоді він сам пошкодиться, проте швидше за все контролер банально згорить сам і не дасть заряджати акумулятор). Тому якщо у вас раптом в руках опинився пошкоджений або паруючий акумулятор - не варто кидати його на стіл і тікати з кімнати з криками "ми всі помремо" - просто покладіть його в металеву тару і винесіть на балкон (щоб не дихати хімією) - акумулятор буде тліти якийсь час і потім згасне. Головне - не заливати водою, іони звичайно менш активні ніж літій, але все ж якусь кількість водню при реакції з водою так само виділиться (а він любить вибухати).
Міф, на щастя все менше і менше гуляє по форумам і не має під собою взагалі ніякого фізичного або хімічного пояснення. Так, під час експлуатації електроди окислюються і коррозируют, що зменшує ємність акумулятора, але нічим крім меншого часу автономної роботи і нестабільного поведінки на 10-20% заряду це вам не загрожує.
Це не зовсім міф, швидше за обережність - роздувся акумулятор може банально лопнути. З хімічної точки зору все просто: при процесі інтеркаляції відбувається розкладання електродів і електроліту, в результаті чого виділяється газ (так само він може виділятися і при перезарядці, але про це трохи нижче). Але його виділяється вкрай мало, і щоб акумулятор здавався роздутим має пройти кілька тсотен (якщо не тисяч) циклів перезарядки (якщо звичайно він не бракований). Проблем позбутися газу немає - досить проткнути клапан (в деяких акумуляторах він сам відкривається при надлишковому тиску) і стравити його (дихати їм не рекомендую), після чого можна замазати дірку епоксидною смолою. Звичайно колишню ємність це акумулятора не поверне, але хоча б тепер він точно не лопне.
Міф має місце бути через неякісність китайських зарядников - при нормальній напрузі в 5 + - 5% вольт вони можуть видавати і 6, і 7 - контролер, звичайно, якийсь час буде згладжувати таку напругу, проте в майбутньому воно в кращому випадку призведе до згорання контролера, в гіршому - до вибуху і (або) виходу з ладу материнської плати. Буває і зворотне - під навантаженням китайський зарядник видає 3-4 вольта: це призведе до того що акумулятор не зможе зарядитися повністю.