Эффект памяти – это способность аккумулятора запоминать регулярный режим использования. Этот термин широко употребляется в аккумуляторной промышленности со времен распространения никель-кадмиевых и никель-металлгидридных перезаряжаемых батарей. Обычно он возникает из-за неполной разрядки или зарядки аккумуляторной батареи, когда она словно бы «запоминает» прошлые неполные циклы работы, а затем отдает ток согласно своим «воспоминаниям».
Негативные последствия эффекта памяти:
- снижение емкости аккумуляторной батареи;
- падение напряжение ниже уровня, достаточного для должного питания электрического оборудования;
- изменение зависимости между состоянием заряда и рабочим напряжением, из-за чего неверно определяется истинный уровень заряда.
Хорошим примером служит ситуация, когда аккумулятор электробритвы внезапно разряжается во время бритья, хотя недавно был полностью заряжен. Он утратил часть емкости из-за проблемы эффекта памяти и теперь не может хранить достаточный запас энергии.
Итак, проблема возникает, если аккумулятор часто работает при частичном состоянии заряда (PSoC). В итоге он запоминает регулярный режим использования с низкой глубиной разряда (DoD) и постепенно теряет способность отдавать энергию, равную полезной емкости.
Подвержены ли этой проблеме литий-ионные батареи?
Ответ: и нет, и да. Большинство литий-ионных элементов, таких как NMC, NCA и LCO, практически не показывают эффекта памяти, за исключением элементов LFP (LiFePO4). Проблема более выражена в низкосортных LFP-элементах или тех, которые долго хранились в плохих условиях.
Как это влияет на конечных пользователей? Исследователи выяснили, что эффект памяти приводит лишь к незначительному снижению полезной емкости LiFePO4 аккумулятора в течение всего срока службы, что некритично. Более неприятно изменение зависимости между рабочим напряжением и уровнем заряда, поскольку это приводит к неправильной оценке уровня заряда (SoC). В итоге индикатор уровня заряда покажет неверное значение количества энергии, оставшейся в батарее, по сравнению с реальной энергией, которую она может выдать.
Дело в том, что в промышленности SoC определяется путем измерения напряжения. Поскольку элементы LFP имеют почти плоскую кривую напряжения, то даже небольшое изменение вольтажа приводит к большому изменению алгоритма измерения SoC. В аккумуляторной батарее смещение напряжения из-за эффекта памяти может создать проблемы с балансировкой, заставить батарею отключиться раньше, чем требуется.
Поскольку система BMS должна отключать аккумулятор, даже если один элемент достигает повышенного напряжения (во время зарядки) или пониженного напряжения (во время разрядки), то это может стать причиной преждевременного отключения. В итоге накопление и отдача энергии аккумулятором снижаются.