Срок службы тяговых литиевых батарей, сравнение с гелевыми батареями

Срок службы аккумуляторов зависит от условий эксплуатации, температуры, правильности зарядки и обслуживания, химического состава. Долговечность тяговых литий-ионных АКБ измеряется количеством циклов «заряд-разряд», а не календарным временем, как в случае с батареями для ИБП. Так делается потому, что промышленный электротранспорт обычно используется одну-две смены в сутки.

Долговечность Liion батарей

Литий-ионные АКБ служат 3000-7000 циклов – это в три-пять раз дольше, чем стандартные свинцово-кислотные АКБ. Точно спрогнозировать количество циклов для конкретного экземпляра батареи нелегко, поскольку в реальной эксплуатации циклы «заряд-разряд» происходят в различных по вредности режимах и условиях.

Производители оценивают долговечность литий-ионных батарей с помощью следующего базового теста: аккумулятор полностью заряжают за 1 час, а затем полностью разряжают также за 1 час при комнатной температуре 25°C. Так продолжают до тех пор, пока элемент не достигнет 80% от первоначальной емкости. В реальных условиях на срок службы влияют различные факторы, основные из которых показаны в таблице ниже. В итоге продолжительность жизни аккумулятора может быть выше или ниже той, что заявлена производителем.

Параметр Влияние на срок службы Описание
Скорость заряда / разряда Значительное Зарядка или разрядка Li-ion аккумулятора со скоростью, превышающей ту, на которую он рассчитан, сильно сокращает срок службы.
Глубина разряда Умеренное Частичная разрядка литий-ионной батареи перед зарядкой менее вредна, чем полная разрядка.
Температура Умеренное Хотя теплый аккумулятор характеризуется меньшим сопротивлением и низкой скоростью саморазогрева, более прохладные условия работы продлевают его жизнь. Однако литий-ионные АКБ не любят зарядку при низких температурах (обычно ниже нуля).
Уровень заряда (SOC) Незначительное Заряжать Li-ion аккумулятор до 100% SOC и полностью разряжать до 0% SOC более вредно, чем частично заряжать и частично разряжать.

Календарный срок службы показывает, как будет снижаться емкость и увеличиваться сопротивление с течением времени. Важнейшим фактором здесь считается рабочая температура. Тепло ускоряет деградацию АКБ, а холод минимизирует. Чтобы определить календарный срок службы, производители длительно хранят аккумуляторы при различных температурах и периодически проверяют оставшуюся емкость. В итоге они узнают зависимость между временем, температурой и оставшейся емкостью. Ниже показан пример графика календарного срока службы Liion аккумулятора типа NMC.

На рисунке видно, что 80% первоначальной емкости литий-ионной батареи сохраняется примерно через 10 лет при температуре 23°C для конкретно протестированного экземпляра.

Сравнение с гелевыми АКБ

Гелевые или AGM 12-вольтовые батареи способны сохранять 80% первоначальной емкости после 5-6 лет использования при средней температуре до 25 °C. Они также могут храниться в заряженном состоянии до 6 лет. Более высокие температуры сокращают срок службы. Число циклов заряда и разряда сильно зависит от качества аккумуляторов, но обычно они выдерживают около 500 циклов (разрядка до 20%, зарядка до полной емкости).

Календарный срок службы тяговых гелевых аккумуляторов на основе 2-вольтовых ячеек достигает 15 лет, а максимальное количество циклов – 1000-1500 (при разрядке до 20% емкости). Большинство производителей считают батареи изношенными, если остаточная емкость снизилась до 80%. Однако это не значит, что АКБ нужно немедленно заменять. Например, их можно продолжать использовать до остаточной емкости в 50%, если производительность вас устраивает.