Какие бывают аккумуляторы, почему они умирают, и как их реанимировать
Сейчас производители ставят на ноутбуки литий-ионные батареи, бозначаются как Li-ion. Они пришли на смену семейству никелевых аккумуляторов — никель-кадмиевых NiCd и никель-металл-гидридных NiMH. Литий-ионные батареи меньше по размеру, в них нет эффекта памяти, быстрее заряжаются, а еще им можно придавать практически любую форму. Еще бывают литий-полимерные аккумуляторы Li-Pol. Они отличаются от литий-ионных тем, что более безопасные.
Никелевые аккумуляторы сейчас можно встретить только на достаточно старых ноутбуках. И они почти наверняка уже выработали свой ресурс. Конечно, существует много других типов аккумуляторов, однако сейчас для ноутбуков ипользуют именно литиевые батареи.
Принцип действия аккумулятора
Все аккумуляторы работают по одинаковому принципу. Вначале их заряжают с помощью зарядного устройства. При этом аккумуляторы накапливают электрический заряд. Во время заряда электронный контроллер, встроенный в зарядное устройство, следит чтобы вовремя прекратить процесс заряда. Электроника определяет, что аккумулятор зарядился и завершает зарядку. Затем аккумулятор подсоединяется к устройству и отдает накопленную энергию. В ноутбуках этот процесс происходит во время подключения устройства к сети от блока питания.
Разница между аккумуляторами в том, из чего они сделаны. Используемые материалы определяют, можно или нельзя полностью разряжать аккумуляторы, нужно ли их «разгонять», можно ли хранить аккумуляторы заряженным или разряженным, можно ли заряжать не до конца разряженные аккумуляторы.
Никелевые аккумуляторы
Никель-кадмиевые батареи лучше всего работают при высокой и интенсивной нагрузке. В быту — это в шуруповертах и других подобных инструментах, мощных фонарях и так далее. Такие аккумуляторы используются и в промышленности. В транспорте, авиации, добывающей отрасли. NiCd аккумуляторы надо нагружать, тогда они показывают весь свой потенциал. Тем более, что они выдерживают до 1000 циклов «заряд-разряд».
Но если их использовать там, где нагрузка маленькая, то они быстрее портятся. Нежелательно ставить такие аккумуляторы в часы, пульты управления, различную мелкую электронику, где нет высокой нагрузки. Собственно и для ноутбуков они не очень подходят.
Из недостатков — никель-кадмиевые аккумуляторы обладают высоким током саморазряда. За первый день за счет внутренних химических процессов батарея теряет 10% емкости. Потом этот процесс замедляется и батарея теряет 10% емкости за месяц. Хранить такие аккумуляторы нужно разряженными.
Никель-металл-гидридный аккумулятор пришел на смену NiCd аккумулятору, но по своим техническим характеристикам он оказался даже хуже предшественника. Преимущества — меньший размер при схожей емкости, в составе нет вредного кадмия, не столь выраженный эффект памяти. Дальше следуют недостатки: в два раза больший саморазряд, нежелателен глубокий разряд менее 20% от емкости, всего до 500 рабочих циклов и очень долгий заряд. Позднее появились NiMH аккумуляторы с низким саморазрядом, однако для ноутбуков такой тип аккумуляторов встречается крайне редко. Хранить NiMH аккумуляторы нужно заряженными и периодически подзаряжать, не допуская разряда меньше 20%.
Как убиваются никелевые аккумуляторы
При правильной эксплуатации с аккумуляторами ничего плохого не происходит. Кроме деградации компонентов батареи. Но на это никак повлиять нельзя, таков естественный процесс. Все плохое происходит при неправильной работе. Наиболее опасны следующие неправильные режимы:
- Неполный разряд и последующий заряд батареи. Например в батарее осталось еще 20% емкости. И ее поставили на зарядку. Это приведёт к появлению эффекта памяти. В следующий раз она покажет, что разряжена примерно на это уровне в 20%. Конечно, там процессы не такие линейные, но выглядит все примерно так. В NiCd батареях этот эффект выражен наиболее сильно, в NiMH меньше, но тоже есть.
- Постоянный дозаряд NiCd батарей малыми токами. Это происходит, когда батарея надолго остается в зарядном устройстве. Постоянный дозаряд приводит к формированию ложного эффекта памяти и снижению напряжения.
- Перезаряд, когда используется неродное зарядное устройство. В итоге батарея может перегреться, а это приводит к тому, что химические компоненты начинают деградировать с ускоренной силой. В итоге напряжение также падает.
- Глубокий разряд убивает NiMH батареи. Для NiCd глубокий разряд не приносит вреда.
- Экстремально высокие и низкие температуры, низкие токи разряда также влияют на качество жизни батареи. Но не так кардинально, как вышеперечисленные условия.
Как реанимировать никелевый аккумулятор
Есть несколько приемов, которые могут вернуть его к жизни. Впрочем, полноценного воскрешения не получится, тем более в домашних условиях.
- Полный глубокий разряд и полный заряд батареи, два-три цикла. Самый простой и доступный способ реанимации. Это позволит максимально обратить все дегенеративные процессы, вызванные эффектом памяти. Проблема в том, что контроллер, встроенный в корпус батареи, не даст разрядить ее полностью при управлении через Windows. Поэтому для разрядки NiCd или NiMH батареи для ноутбука, необходимо выйти в BIOS ноутбука и оставить его в таком состоянии. Не быстро, но батарея разрядится в ноль. После этого ее необходимо полностью зарядить. И вновь повторить процесс полного разряда и заряда два раза. Это разрушит окислы, химические элементы, из-за которых и возникает эффект памяти. Иногда такой процесс называется «разгоном» аккумулятора, когда его несколько раз разряжают и заряжают.
- Заморозка или сильное охлаждение. Для этого аккумулятор необходимо положить в пластиковый пакет, чтобы на контакты не попала влага из морозильника, можно в пакет типа Zip-Lock, c застежкой. И оставить на четыре-пять часов в морозилке. Затем вынуть аккумулятор и аккуратно, но сильно простучать батареи, чтобы внутри разрушились кристаллические связи, снижающие напряжение.
- Замена банок аккумулятора, без замены контроллера и корпуса всей батареи — самый действенный и самый сложный способ. Для этого необходимо аккуратно вскрыть корпус аккумулятора, отсоединить пришедшие в негодность батареи, заменить их новыми и правильно подсоединить их к контроллеру.
Однако некоторые специалисты настроены скептически насчет эффективности такой процедуры. Дело в том, что она небезопасна и может привести к разгерметизации корпуса. Также сложно дать точную и достаточную рекомендацию — куда и как надо стучать, чтобы эти связи гарантированно разрушились. Ведь кроме собственно батарей, в сборке находится и контроллер. Если его повредить, то никакая реанимация уже не поможет.
Менять надо сразу все банки батарей, причем на новые, одного производителя и из одной партии. Разные даты производства меняют характеристики батарей. Новые батареи должны по своим характеристикам соответствовать старым.При замене нельзя просто снять батареи с контроллера — он заблокируется. Надо вначале подсоединить новые батареи, а затем отключать старые. Такая последовательность не даст контроллеру понять, что произошли какие-то изменения.В противном случае при неправильной замене батарей, контроллер может заблокировать всю сборку и она не будет работать.В сумме эта процедура сложна для домашнего применения. Имеет смысл отдать батарею на перепаковку профессионалам. Дело даже не в том, что они знают, как перепаковать батарею правильно. У них есть специальное оборудование, которое позволяет это сделать быстро и без проблем. А покупать все эти принадлежности для того, чтобы один-два раза пересобрать аккумулятор — это неразумная трата денег. Выйдет дороже, чем если купить новую батарею. Поэтому если не планируется открывать собственную мастерскую, то имеет смысл отдать такой аккумулятор на перепаковку, а лучше — поменять на литиевый.
Литиевые аккумуляторы
Обозначаются как литий-ионные Li-ion и литий-полимерные Li-pol аккумуляторы. Полимерные — более безопасные, но в целом обладают практически такими же характеристиками.
Это современные аккумуляторы, используемые в ноутбуках, телефонах, планшетах, а с недавнего времени в ручном строительном инструменте и даже — в автомобилях Tesla. Они гораздо легче предшественников, могут принимать различную форму, обладают высокой энергоемкостью. Но есть и недостатки — они взрывоопасны, обладают небольшим ресурсом, требовательны к условиям работы и обладают маленьким временем жизни, всего 500-1000 рабочих циклов. Впрочем, производители не считают это недостатком.
Для максимального сохранения рабочих качеств литиевые батареи надо хранить заряженными на 40% при температуре около нуля градусов. В этом случае внутреннее старение и саморазряд будут минимальными. Впрочем, при хранении при температуре +25 градусов, разряд будет немногим больше.
Основная проблема этих батарей — взрывоопасность. Поэтому практически все аккумуляторы для ноутбуков оснащены специальным контроллером, по сути — микрокомпьютером. Этот контроллер выполняет ряд полезных задач, среди которых стоит отметить следующие:
- ведет подсчет циклов заряд-разряд;
- блокирует работу всего блока батарей при несанкционированной замене хотя бы одной;
- контролирует заряд и разряд аккумулятора.
Как убиваются литиевые аккумуляторы
Следует понимать, что в ноутбуке аккумулятор работает в связке с контроллером, поэтому часто причина отказа батареи — поведение контроллера. При достижении определенного числа зарядов-разрядов, контроллер начинает отключать батарею. Так заложено в программе. Производитель статистически определяет ресурс всех батарей и устанавливает, например 500 циклов. После этого батарея должна быть заменена.
Также контроллер не дает заряжать батарею, если она разряжена ниже минимального значения. Такая батарея считается убитой, хотя формально ее можно «подтолкнуть», физически она еще может работать.
Но самая большая опасность — перегрев. При перегреве специальная пластина отсоединяет контакты от батареи и в домашних условиях вернуть их на место нельзя. Сделано это для борьбы с возгораниями. Обычно перегрев происходит при заряде батареи. Однако разрушительно действует на аккумулятор и простое нагревание выше 45 градусов — не оставляйте свой ноутбук или телефон под прямым лучами солнца.
Как реанимировать литиевый аккумулятор
Здесь все сводится к борьбе с контроллером. Дело в том, что многие производители придерживаются идеологии планируемого устаревания. Это недоказанная, но вполне рабочая теория, согласно которой пользователи должны постоянно покупать новые товары. Производитель устанавливает счетчик заряда-разряда аккумулятора примерно на 500 циклов, а это около двух лет использования. После этого срока практически все аккумуляторы резко начинают ухудшать свои характеристики. Конечно, нельзя утверждать, что это делается специально. Литиевые аккумуляторы деградируют и без нагрузки, просто при хранении.
Тем не менее, если такой аккумулятор резко начал разряжаться, плохо заряжается или вообще перестал, имеет смысл обратиться к специалистам, которые смогут обнулить или откалибровать контроллер и «стартануть» батарею. Делается это с помощью специальной программы и оборудования. Стоят эти вещи достаточно дорогого, чтобы покупать их домой.
Также возможно пересобрать аккумулятор и заменить батареи. Технология такая же как и с никелевыми батареями. Однако литиевые батареи нельзя паять из-за возможного перегрева. Их соединяют аппаратом для контактной сварки. Он не нагревает поверхность как паяльник и безопасен для лития. Поэтому для нормальной и безопасной замены элементов питания в литиевом аккумуляторе надо обращаться к специалистам. При самостоятельной замене батарей контроллер скорее всего заблокирует работу всего аккумулятора.
И еще один способ работы с Li аккумуляторами. Он не относится напрямую к реанимации, убитую батарею таким образом не восстановить. С недавних пор в состав батарей добавляют специальный ингибитор, снижающий саморазряд и деградацию батареи. Чтобы убрать действие этой присадки, надо два-три раза полностью разрядить и зарядить аккумулятор. Делается это только один раз в начале эксплуатации батареи. Литиевая батарея практически не подвержена эффекту памяти, поэтому в середине ее жизни такая операция бессмысленна.
Как не рекомендуется восстанавливать аккумуляторы
В разных источниках периодически пишут, что аккумуляторы можно реанимировать высокими токами. Для этого достаточно подключать батарею к источнику высокого напряжения замыкая контакты два-три раза в секунду. Для NiCd и NiMH батарей этот способ рискован их перегревом и выходом из строя. А для литиевых аккумуляторов такая манипуляция приведет к взрыву и пожару. Дело в том, что литиевые аккумуляторы крайне чувствительны к перезаряду и перегреву. Специфика убитых литиевых батарей в том, что образовавшиеся химические связи внутри батареи быстрее вызывают повышение температуры при заряде даже штатным зарядным устройством в обход контроллера. А это — прямой путь к взрыву.
Несмотря, на то, что этот способ может дать кратковременный эффект, подготовка к нему, особенности проведения, технические условия и опасность взрыва многократно превышают потенциальную выгоду. Поэтому мы не будет подробно описывать данную процедуру.
