Значение напряжения в вольтах показывает количество электрического потенциала, которое содержит аккумулятор. В зависимости от химсостава, номинальный вольтаж литий-ионных элементов 3,4–3,7 В. Чтобы получить более высокое значение, элементы соединяют последовательно. Например, 4 ячейки по 3,7 В могут дать 14,8 В. При разрядке электрический потенциал в них снижается. Давайте посмотрим, какое напряжение разряженного литиевого элемента считается безвредным.
Рабочий диапазон
Возьмем три популярных типа Li-Ion аккумуляторов:
- LFP (литий-железо-фосфатные) – распространены в электрических вилочных погрузчиках, промышленных тележках и оборудовании;
- NMC (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные) – применяются в электромобилях, аккумуляторных электроинструментах;
- LCO (литий-кобальт-оксидные) – устанавливаются в портативную электронику.
Для удобства воспользуемся таблицей.
| Тип литий-ионногоэлемента | Напряжение, В | |||
| Глубокий разряд | Минимальное рабочее | Номинальное рабочее | Максимальное рабочее | |
| LFP | 2,5 | 3 | 3,4 | 3,65 |
| NMC | 2,75 | 3,2 | 3,7 | 4,35 |
| LCO | 3 | 3,4 | 3,6–3,7 | 4,2 |
Итак, например, ячейка LCO может зарядиться до 4,2 В, однако она быстро разряжается до нормальных 3,6 или 3,7 В. При 3,4 В она считается разряженной и дальнейшее понижение не рекомендуется. Аккумулятор нужно снова зарядить, чтобы он смог эффективно питать электрическое оборудование. Значение ниже 3 В считается опасным для здоровья LCO ячейки. При его достижении должна срабатывать схема защитного отключения.
Что влияет на скорость разрядки
На скорость разряда литиевого аккумулятора влияет величина нагрузки, а также температура окружающей среды. Представьте, что рюкзак на вашей спине – это нагрузка, а уровень вашей энергии – это аккумуляторная батарея. Чем больше будет вес рюкзака, тем меньше вы сможете его пронести, поскольку быстрее потеряете энергию и устанете. Литий-ионный аккумулятор также отдает больше энергии при подключении большей нагрузки.
Литий-ионные батареи следует заряжать в температурном диапазоне от 0°C до 45°C, а разряжать – от -20°C до 60°C. Однако производители не рекомендуют эксплуатации на сильном холоде или в жару. На холоде сопротивление литиевых элементов возрастает, разрядка ускоряется. Высокие температуры на время повышают производительность и емкость аккумуляторов, но способствуют деградации и снижению срока службы.
Смертельное напряжение для разряженного литиевого аккумулятора
Во время разрядки не допускайте падения напряжения ниже минимального рабочего уровня. В нормальных условиях защитная схема следит за уровнем разряда и отключает литий-ионную батарею, чтобы предотвратить вред. Однако, если батарею долго не подзаряжать или подвигнуть воздействию низких температур, то она может «умереть» – разрядиться настолько глубоко, что зарядное устройство не станет ее заряжать (смотрите значение глубокого разряда в таблице выше).
Литий-ионные аккумуляторы саморазряжаются на 2-5% в месяцпри комнатной температуре. Холод ускоряет саморазрядку, поэтому опасно оставлять их на холоде в разряженном состоянии. Никогда не пытайтесь зарядить литиевый аккумулятор, если он долго пролежал в холоде и напряжение упало ниже 1,5 В. Внутри него могли образоваться дендриты, приводящие к внутреннему короткому замыканию и перегреву, а в худшем случае – к воспламенению, взрыву.