Эффект памяти , также известный как эффект батареи , эффект ленивой батареи или память батареи , — это эффект, наблюдаемый в никель-кадмиевых аккумуляторных батареях , который заставляет их удерживать меньше заряда. [1] [2] Он описывает ситуацию, в которой никель-кадмиевые батареи постепенно теряют свою максимальную энергетическую емкость, если их многократно перезаряжать после частичной разрядки. Батарея, по-видимому, «запоминает» меньшую емкость. [3]
Термин «память» пришел из аэрокосмического никель-кадмиевого применения, в котором ячейки многократно разряжались до 25% доступной емкости (плюс-минус 1%) под точным компьютерным контролем, а затем перезаряжались до 100% емкости без перезаряда. [4] Этот долгосрочный, повторяющийся циклический режим, без возможности перезаряда, привел к потере емкости за пределами точки разряда 25%. Настоящая память не может существовать, если выполняется одно (или несколько) из следующих условий:
Настоящий эффект памяти характерен для ячеек никель-кадмиевых спеченных пластин и его чрезвычайно трудно воспроизвести, особенно в ячейках с более низкой емкостью в ампер-часах. В одной конкретной программе испытаний, разработанной для того, чтобы вызвать эффект, не было обнаружено ни одного после более чем 700 точно контролируемых циклов зарядки/разрядки. В программе использовались спирально намотанные ячейки емкостью в один ампер-час. В последующей программе использовались ячейки аэрокосмического типа емкостью 20 ампер-часов в аналогичном режиме испытаний; эффекты памяти наблюдались после нескольких сотен циклов. [5]
Явления, которые не являются истинными эффектами памяти, могут также возникать в типах батарей, отличных от ячеек никель-кадмиевых спеченных пластин. В частности, ячейки на основе лития, обычно не подверженные эффекту памяти, могут изменять свои уровни напряжения, так что виртуальное уменьшение емкости может восприниматься системой управления батареей. [6]
Распространенным процессом, часто приписываемым эффекту памяти, является падение напряжения. В этом случае выходное напряжение батареи падает быстрее обычного по мере ее использования, хотя общая емкость остается почти такой же. В современном электронном оборудовании, которое отслеживает напряжение для индикации заряда батареи, батарея, по-видимому, разряжается очень быстро. Пользователю кажется, что батарея не держит полный заряд, что похоже на эффект памяти. Это распространенная проблема с высоконагруженными устройствами, такими как цифровые камеры и мобильные телефоны.
Падение напряжения вызвано повторной перезарядкой батареи, что приводит к образованию мелких кристаллов электролита на пластинах. [ требуется цитата ] Они могут засорять пластины, увеличивая сопротивление и снижая напряжение некоторых отдельных ячеек в батарее. Это приводит к тому, что батарея в целом кажется быстро разряжающейся, поскольку эти отдельные ячейки быстро разряжаются, и напряжение батареи в целом внезапно падает. [ требуется цитата ] Этот эффект очень распространен, [ требуется цитата ] поскольку потребительские зарядные устройства постоянного тока обычно перезаряжают. Например, известно, что никель-металл-гидридные батареи испытывают эту форму потери емкости [ требуется цитата ], которую часто ошибочно приписывают эффекту памяти. [2]
Эффект можно преодолеть, подвергнув каждую ячейку батареи одному или нескольким циклам глубокой зарядки/разрядки. [7] Это необходимо делать с отдельными ячейками, а не с многоячеистой батареей; в батарее некоторые ячейки могут разрядиться раньше других, в результате чего эти ячейки будут подвергаться обратному зарядному току со стороны оставшихся ячеек, что может привести к необратимому повреждению.
Высокие температуры также могут снизить заряженное напряжение и заряд, принимаемый ячейками. [4]
Некоторые перезаряжаемые батареи могут быть повреждены повторной глубокой разрядкой. Батареи состоят из нескольких похожих, но не идентичных ячеек. Каждая ячейка имеет свою собственную зарядную емкость. Поскольку батарея в целом глубоко разряжается, ячейка с наименьшей емкостью может достичь нулевого заряда и будет «заряжаться в обратном направлении», поскольку другие ячейки продолжают пропускать через нее ток. Возникающую в результате потерю емкости часто приписывают эффекту памяти.
Пользователи аккумуляторов могут попытаться избежать эффекта памяти, полностью разрядив свои аккумуляторные блоки. Такая практика, скорее всего, нанесет больше вреда, поскольку одна из ячеек будет глубоко разряжена. Ущерб сосредоточен на самой слабой ячейке, так что каждая дополнительная полная разрядка будет наносить все больше и больше вреда этой ячейке.
Все перезаряжаемые батареи имеют ограниченный срок службы и будут медленно терять емкость по мере старения из-за вторичных химических реакций внутри батареи, независимо от того, используется она или нет. Некоторые ячейки могут выйти из строя раньше, чем другие, но эффект заключается в снижении напряжения батареи. Литиевые батареи имеют один из самых длительных сроков простоя среди всех конструкций. К сожалению, количество рабочих циклов все еще довольно мало и составляет приблизительно 400–1200 полных циклов заряда/разряда. [8] Срок службы литиевых батарей уменьшается при более высокой температуре и состояниях заряда (SoC), независимо от того, используются они или нет; максимальный срок службы литиевых ячеек, когда они не используются (хранение), достигается путем охлаждения (без замораживания) заряженных до 30%–50% SoC. Чтобы предотвратить чрезмерную разрядку, батарею следует доводить до комнатной температуры и заряжать до 50% SoC один раз в шесть месяцев или один раз в год. [9] [10]