Как ведут себя Li-ion аккумуляторные батареи на морозе

Распространено мнение, что литиевые батареи замерзают при минусовой температуре. Соответственно, весь беспроводной строительный электроинструмент, если следовать этой точки зрения, в зимнее время года не годится для уличных работ. Оказывается это заблуждение и тесты, о которых пойдет речь ниже, покажут, что происходит на самом деле.

Аккумуляторный блок электроинструмента представляет собой набор элементов определенного форм-фактора соединенных между собой. Они заключены в пластиковый корпус и управляются электроникой. Подробно об аккумуляторах, ячейках и вольтаже мы недавно рассказывали в одном из наших видео.

Тест аккумуляторных ячеек при температуре ниже нуля

Чтобы провести эксперимент взяты 7 литиевых элементов 18650 от 4 производителей:

• Samsung — 30Q, 25R
• Sony — VTC5
• LG — HE2, HE4, HG2
• Sanyo — NSX

Такие ячейки чаще всего можно встретить в беспроводной технике: электроинструменте, электро-самокатах и электрокарах, переносных зарядных устройствах, даже некоторые электронные сигареты работают от этих элементов.

Все 7 образцов выдерживают ток с разрядом 20 Ампер. Итак, все эти ячейки подверглись тестированию в морозильной камере, температура в которой составляла -24 С, разряд током в 10 Ампер.

О результатах

Сработали все без исключения элементы, но их результаты отличались.

На графике разряд батареек в комнатной температуре и при -24С.

Увеличив график можно увидеть что поведение ячеек довольно сильно отличается друг от друга.

У батарейки 30Q значение напряжения критически опустилось, зато напряжение у элемента HG2 в пределах стандартных значений.

Процесс разряда литиевых ячеек при -24 С.

Наблюдается просадка 30Q до минимума, который вообще допустим. Вывод можно сделать такой, что промерзший аккумуляторный инструмент на ячейках 30Q, с большой вероятностью, не станет работать на сильном холоде.

Так разряжается ячейка 30Q в -24 градуса С

Изменение напряжения в ячейках на холоде

Целые сутки элементы держали в морозильнике, температура в нем была -24С. Чтобы сделать необходимые замеры напряжения, ячейки не доставали из морозильной камеры.

Напомним, что тестировались элементы с номинальным напряжением 3.6В. Рабочее напряжение находится в диапазоне 2,5 — 4,2В, если это электронные устройства 2,7— 4,2В. Для фонарей и других неприхотливых устройств диапазон немного отличается 2,5 — 4,35В.

Что показали измерения:

• 30Q — 2,68В; 25R — 2,78В
• VTC5 — 2,6В;
• HE2 — 2,89В; HE4 — 2,82В; HG2 - 3,16В
• NSX — 2,67В

Результаты показывают, что значения напряжения всех тестируемых элементов больше значения разряда. У ячейки HG2 значение не сильно отличается от номинала. У элементов 25R, LG HE2 и LG HE4 показатели меньше номинальных, но даже таких значений достаточно, чтобы запустить большинство потребителей. А вот цифры у 30Q, NSX, VTC5 практически на нижней границе диапазона. В такой ситуации, есть вероятность, что инструмент не запустится, а индикатор зарядки продемонстрирует полный заряд.

Мороз и время работы литиевых аккумуляторов

Этот график отражает разницу по времени работы элемента HG2 при отрицательной и комнатной температуре. Мы видим, что оно одинаковое.

Какие выводы можно сделать

1. Литиевые ячейки довольно разные, и даже аккумуляторные блоки с одинаковыми заявленными характеристиками на холоде будут работать по-разному.
2. Li-ion технология не подразумевает сложности с эксплуатацией инструмента зимой, это скорее проблема конкретных производителей инструмента, использующих определенные ячейки.
3. При отрицательных температурах хорошо проявляют себя элементы HG2. Чтобы узнать какие конкретно ячейки используют производители инструмента рекомендуем посмотреть наш ликбез об аккумуляторах с представителем Metabo.
4. За первые 50-100 секунд на промерзших ячейках наблюдается рост напряжения, поскольку они выделяют тепло при разряде, нагревая себя. Небольшой нагрев ячеек возможен от электроники, находящийся в одном корпусе АКБ.
5. Не рекомендуется работать холодным аккумуляторным инструментом на максимальной мощности. Если нет возможности отогреть АКБ, лучше выполнять работу на средних режимах.