Храните батарейки и аккумуляторы в холодильнике? Наука против
Считаете, что ничего ужасного не произойдёт, если батарейку или аккумулятор хранить в холодильнике или даже на морозе? Думаете, они дольше сохранятся?
Вкратце: не стоит так делать, если Вы не какой-нибудь исследователь, который ставит опыты с пониманием риска.
Рассказываем, как сберечь аккумуляторы и батарейки по науке. В конце статьи вы узнаете конкретные указания по шагам (перейти сразу к списку).
Процедура не лишена смысла: в теории дольше хранятся
На самом деле, как и молоко, аккумуляторы и батарейки тоже сохраняются подольше в холодильнике или на морозе. Это правда!
Откуда взялось это — то, что нужно хранить в холодильнике?
Низкая температура позволяет незначительно замедлить эффект саморазряда большинства типов аккумуляторов и батареек. Эту теорию неоднократно приводили и доказывали в своих исследованиях учёные.
Например, в научной работе «Temperature effect and thermal impact in lithium-ion batteries: A review» (источник) объясняется зависимость для литий-ионной технологии. А в публикации «Measurement and analysis of alkaline battery performance for low power wireless applications» (источник) показаны опытные эффекты на щелочных одноразовых батарейках.
Хранение на морозе «любят»:
- • все одноразовые батарейки D, C, AA, AAA, 9-вольтовые;
- • аккумуляторы литиевые (Li-Ion, Li-Polymer);
- • никель-металлогидридные (NiMH);
- • никель-кадмиевые (NiCd) — лучше всего сохраняются.
Все указанные типы элементов питания оснащены химией, в которой замедляются окислительно-восстановительные реакции [источник] при понижении температуры окружающей среды. Саморазряд становится меньше, ёмкость уменьшается медленнее.
То есть в теории вы можете увеличить срок службы аккумулятора или батарейки, положив её на хранение в холодильник. Но на практике помимо замедления вредных для ёмкости реакций появляются новые опасные химические процессы.
На практике риск того не стоит
Химическому составу понижение температуры помогает. Но материалам конструкции батарейки и аккумулятора изменение среды наносит вред.
Конденсация — главный враг любых элементов питания.
Конденсат при перепадах температуры и высокой влажности в холодильнике приведёт к коррозии контактов. Затем из-за низкой температуры повредятся уплотнения. В конечном счёте разрушатся полимеры и потеряются свойства электролита.
Риск коррозии слишком велик и опасен, чтобы пренебрегать им. В современных изделиях в определённых условиях она вызывает ещё и короткое замыкание. Стоит ли говорить, что вместе с тем повышается и риск самовоспламенения.
Какой реальный саморазряд у разных типов элементов питания?
Заводская характеристика большинства новых исправных аккумуляторов и батареек допускает не более 5% саморазряда в месяц. Но в зависимости от типа химии ситуация может отличаться.
1. Саморазряд одноразовых батареек
У щелочных и литиевых одноразовых батареек этот показатель не более 3% в год.
2. Саморазряд литий-ионных аккумуляторов
У нынешних литий-ионных и литий-полимерных батарей ноутбуков, смартфонов, планшетов потери заряда чуть выше:
- • 5% в месяц, если они недавно выпущены с завода;
- • чуть больше 10% в месяц, если они старше двух лет;
- • почти незаметен ниже 4В (если t>20°C);
- • практически отсутствует при 3,7В (менее 15% в год).
3. Саморазряд никелевых аккумуляторов
Современные никель-металлогидридные аккумуляторы теряют максимум 20% заряда в месяц. Только старые никель-кадмиевые показывают до 30% саморазряда.
В отношении никелевых типов ячеек как раз и появилась рекомендация хранить аккумулятор в холодильнике. Просто потеря ёмкости в практическом смысле для них важнее, чем опасность коррозии.
Как тогда лучше хранить аккумуляторы и батарейки, чтобы они дольше служили?
Абсолютное большинство аккумуляторных ячеек и батареек меньше подвержены негативным проявлениям среды при температуре +15°C и низком уровне влажности (около 50%). Проще говоря, отапливаемое сухое помещение, где чуть более прохладно, чем в комнате. Это самые безопасные условия для химического состава, материалов корпуса и внутренних компонентов ячеек.
1. Хранение аккумуляторов Li-Ion и Li-Polymer:
- • зарядить до 3,7В (40%-50%);
- • закрыть контакты;
- • положить в прохладное место (от +10° до +25°C);
- • раз в три месяца проверять напряжение и подзаряжать;
- • не допускать спада напряжения ниже 2,5В;
- • утилизировать ячейки, если хранились с напряжением 2В и ниже дольше недели.
2. Хранение щелочных одноразовых батареек:
- • изолировать контакты от соприкосновения с металлическими предметами и другими батарейками;
- • положить в сухое прохладное место (от +10° до +25°C);
- • хранить не больше 10 лет, иначе утилизировать.
Внимание! Щелочные батарейки нельзя замораживать (молекулярное разрушение).
3. Хранение аккумуляторов NiMH и NiCd:
- • зарядить до 40%*;
- • закрыть контакты;
- • положить в прохладное место (от +10° до +25°C);
- • хранить не более 5 лет, иначе нужна дозаправка электролита.
* — Аккумуляторы на никелевой основе допускается хранить разряженными, но не рекомендуется так делать (требуется дозаправка).
4. Хранение АКБ (свинцово-кислотных):
- • полностью зарядите*;
- • регулярно контролируйте напряжение (и уровень электролита);
- • заряжайте, когда напряжение упадёт ниже 2,07В/элемент или 12,42В на всю батарею (если речь о стандартной АКБ 12В).
* — Длительное хранение при уровне заряда ниже 2,1В/элемент приводит к сульфатированию (окислению на отрицательной пластине) и ухудшению проводимости тока.
Итог: ещё раз про холодильник
Хранить батарейки и аккумуляторы в холодильнике не рекомендуется:
- • да, вы потенциально можете немного увеличить срок службы;
- • но риск преждевременно испортить изделие того не стоит.
Чтобы сберечь, поместите аккумуляторы и батарейки в сухое место с комнатной температурой. Не храните их в холодильнике и на морозе.
Оставляйте вопросы в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Что будет с батарейками на морозе
Почему гаджеты «садятся» на морозе и какие батарейки работают при -20
Почему гаджеты «садятся» на морозе и какие батарейки работают при -20 — РИА Новости Крым, 30.12.2022
Почему гаджеты «садятся» на морозе и какие батарейки работают при -20
Инженер Константин Пушница рассказал, почему телефон быстрее садится на морозе, и батарея из какого материала прослужит владельцу дольше даже при низких. РИА Новости Крым, 30.12.2022
2022-12-30T08:46
2022-12-30T08:46
2022-12-30T08:46
наука и технологии
совет эксперта
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
СИМФЕРОПОЛЬ, 30 дек – РИА Новости Крым. Инженер Константин Пушница рассказал, почему телефон быстрее садится на морозе, и батарея из какого материала прослужит владельцу дольше даже при низких температурах.По словам кандидата технических наук, длительность работы гаджета зависит от материала элемента его питания. Например, устройство с литий-ионной батареей может работать при температуре от +2 до +25 градусов. Значительно повысить работоспособность позволит литий-полимерная батарея, она способна выдержать как мороз до -20, так и жару до +35.Пушница объяснил, что батарейка состоит из электродов, внутри происходят химические реакции и заставляют ее работать. Электроды погружены в специальное вещество электролит, которое густеет при низких температурах. При этом уменьшается и скорость химических реакций, то есть той самой движущей силы.С минимальным зарядом перенесенное в тепло устройство проработает еще какое-то время, добавил он. А вот заряжать гаджет на холоде не стоит – в этом случае батарея может сломаться и ее придется менять.Читайте также на РИА Новости Крым:В Роскачестве назвали «золотое правило» зарядки телефонаКак вычислить прослушку в смартфоне – простой способ от экспертаМагазин приложений RuStore станет обязательным для предустановки в РФ
Батарейки на морозе
В сегодняшней статье мы представляем вам короткое и немного необычное исследование — изучение работы четырёх разных типов элементов питания формата AA при температуре -15 °C. На дворе зима, и хоть «русской суровой» её в этом году можно назвать лишь условно, тема работы батареек при отрицательных температурах, на наш взгляд, актуальна. Тем более, что рассматривать мы будем не столько продукцию разных фирм, сколько разные типы элементов питания — то есть отличающиеся друг от друга электрохимией.
В том, что батарейки и аккумуляторы на морозе теряют ёмкость, нет ничего удивительного: внутри у них находится электролит, от температуры которого зависит и подвижность ионов, и скорость протекания химических реакций — а значит, эффективность работы элемента питания. Разные типы элементов имеют разный состав электролита и, соответственно, по-разному реагируют на снижение температуры. Сегодня мы и попробуем эту разницу увидеть на практике.
Исследование наше будет заключаться в измерении ёмкости четырёх элементов питания при двух температурах — +23 °C и -15 °C. В тестировании приняли участие:
щелочные батарейки Duracell Turbo;
литиевые одноразовые (неперезаряжаемые) батарейки Energizer Ultimate Lithium;
никель-кадмиевые аккумуляторы GP 100AAKC (паспортная ёмкость 1000 мА*ч);
никель-металлгидридные аккумуляторы Sanyo HR3U (паспортная ёмкость 2700 мА*ч).
Обращаем ваше внимание, что литиевые элементы — это одноразовые батарейки формата AA с рабочим напряжением 1,5 В, а не перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы, чьё напряжение обычно равно 3,6 или 3,7 В. Хотя последние при сильном охлаждении также страдают — и это известно, пожалуй, всем владельцам мобильных телефонов, которые вынуждены были когда-либо подолгу разговаривать зимой на улице — в нашем тесте они не приняли участие по двум причинам. Во-первых, в промышленных устройствах Li-ion аккумуляторы обычно альтернативы не имеют, устройство может использоваться только с одной конкретной моделью аккумулятора. Во-вторых, в нашем распоряжении не было как Li-ion аккумуляторов, удобных для подключения к нашей тестовой нагрузке, так и отдельного зарядного устройства для них.
Также стоит уточнить, что при охлаждении до -15 °C потеря ёмкости аккумуляторов и батареек — временная, после нагрева обратно до комнатной температуры их характеристики полностью восстанавливаются. Для необратимого повреждения большинство типов аккумуляторов, включая литий-ионные, требуется охладить ниже -40 °C.
В статье мы будем говорить только о разрядке аккумуляторов при низких температурах. Зарядку же их всегда лучше выполнять при температуре не ниже +10 °C.
Постановка эксперимента
Тестирование батареек и аккумуляторов проходило в два этапа: сначала мы провели измерение их ёмкости при разряде постоянным током 500 мА (примерно такую же нагрузку на элементы питания создаёт фотоаппарат или фонарик с лампочкой накаливания) при нормальной комнатной температуре (23 °C), после чего зарядили аккумуляторы, заменили батарейки — и повторили эксперимент при тех же условиях, за исключением температуры.
В результате мы получили два набора данных, разница между которыми была только в температуре окружающего воздуха, при которой эти данные получались.
Нужная температура создавалась при помощи инкубатора Sanyo MIR-253 — 254-литрового термошкафа, способного сколь угодно долго поддерживать внутри себя любую заданную температуру в диапазоне от -20 до +50 °C. Температура в нём устанавливается с точностью до 1 °C, а чтобы она была одинакова по всему объёму инкубатора, он снабжён вентилятором. Мощный компрессор позволяет инкубатору остыть от комнатной температуры до -15 °C всего лишь за полтора часа.
Для разрядки элементов питания постоянным током использовалось уже известное нашим читателям устройство , представляющее собой 4-канальный стабилизатор тока. В ходе процесса напряжения всех четырёх элементов питания фиксировались самописцем Velleman PCS10 , каждый из каналов которого предварительно калибровался для получения максимально возможной точности измерения.
Чтобы изучить влияние холода только на сами батарейки, но не на нашу установку, блок с батарейками был подключён к ней с помощью гибкого 40-сантиметрового шлейфа, проходящего через специальное отверстие в стенке инкубатора. Таким образом, условия разряда в первом и втором экспериментах не отличались ничем, кроме температуры окружающего батарейки воздуха.
Непосредственно перед экспериментом аккумуляторы заряжались с помощью универсального зарядного устройства Sanyo NC-MQR02.
Изначально инкубатор был установлен на температуру +5 °C. За полтора часа до начала измерений в него были помещены батарейки, а температура изменена на -15 °С. Примерно за час инкубатор остыл до заданного уровня (табло на фотографии выше показывает текущую температуру воздуха внутри инкубатора), через полчаса после этого батарейки были подключены к находящейся снаружи инкубатора нагрузке — и эксперимент начался.
Таким образом, тестировавшиеся элементы питания успели остыть ниже нуля градусов ещё до начала разрядки. Это было сделано специально, чтобы смоделировать ситуацию, когда, скажем, вы отправляетесь гулять с фотоаппаратом, и к моменту, когда вы захотите сделать снимок, батарейки в нём уже успеют остыть. В случае, если батарейки пробыли на морозе несколько часов, потеря ёмкости может оказаться ещё более значительной, чем в нашем эксперименте.
Эксперимент продолжался до полной разрядки последней из батареек, дверца инкубатора при этом открывалась дважды на несколько секунд, чтобы извлечь разрядившиеся Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы — температура в инкубаторе при этом поднималась примерно на градус-полтора, но, благодаря мощному холодильному агрегату, быстро возвращалась обратно.
Итоги тестирования
Для начала — график разряда протестированных элементов питания при комнатной температуре:
Аккумулятор Sanyo HR3U (паспортная ёмкость 2700 мА*ч) на постоянном токе 500 мА мы уже тестировали ранее , а вот про остальные три элемента стоит сказать отдельно.
Никель-кадмиевый (Ni-Cd) аккумулятор GP 100AAKC полностью подтвердил свои паспортные данные — при обещанной производителем ёмкость 1 А*ч в нашем тесте он смог отдать 1,03 А*ч. Аккумулятор хорошо держит напряжение в течение почти всего процесса разрядки.
Одноразовая литиевая батарейка Energizer Ultimate Lithium в очередной раз подтвердила свои отличные характеристики — ёе ёмкость, в отличие от более привычных щелочных батареек, весьма мало зависит от разрядного тока. Ранее мы уже тестировали её при разряде током 750 мА, и получили примерно тот же результат — около 3 А*ч. К слову, паспортная ёмкость Ultimate Lithium как раз трём ампер-часам и равна. Батарейка хорошо держит напряжение до последнего момента, после чего быстро «просаживается».
Щелочная батарейка Duracell Turbo (также тестировавшаяся нами ранее, но на других токах — 250 и 750 мА) звёзд с неба не хватает: хотя при разряде до 1,0 В её ёмкость в ампер-часах оказалась одинакова с Ni-Cd аккумулятором, но вот напряжение она держит плохо, так что при пересчёте в ватт-часы батарейка займёт последнее место в рейтинге. Шансы на конкуренцию с Ni-Cd аккумулятором у неё есть разве что в случае, когда питаемое устройство может работать от напряжения 0,9 В или ниже, но на конкуренцию с литиевыми батарейками или Ni-MH аккумуляторами при таком разрядном токе — шансов уже нет никаких. Впрочем, этот вывод не нов, щелочные батарейки мы уже тестировали и об их непригодности для устройств со сколь-нибудь серьёзным энергопотреблением говорили.
Теперь посмотрим на результаты, полученные на элементах питания, охлаждённых до -15 °C. Оси графика имеют такой же масштаб, как и выше:
Во-первых, у всех элементов снизилось напряжение — примерно на 0,1 В у Ni-Cd аккумулятора и литиевой батарейки, и немного больше, на 0,15 В, у Ni-MH аккумулятора.
Во-вторых, все элементы сократили свою ёмкость, кроме того, у Ni-MH аккумулятора и литиевой батарейки графики стали более пологими, теперь их напряжение плавно снижается с самого начала процесса разряда, а не держится на постоянном уровне.
В-третьих, отдельно стоит сказать о щелочной батарейке — как наглядно видно из графика, при температуре -15 °C она попросту неработоспособна: под нагрузкой её напряжение падает ниже 1 В примерно за четверть часа, далее у батарейки хоть и открывается ненадолго «второе дыхание» (напряжение вдруг начинает расти), но ситуацию оно не спасает никоим образом. О конкуренции даже с относительно малоёмкими Ni-Cd аккумуляторами более не идёт и речи.
Диаграмма с емкостями протестированных элементов в ампер-часах лишь подтверждает сказанное — щелочная батарейка при сильном охлаждении практически перестаёт работать, её ёмкость на нагрузке 500 мА упала до 0,14 А*ч.
Весьма интересно, что падение емкостей Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов вполне сравнимо, хотя традиционно считается, что Ni-Cd более устойчивы к холоду. То ли под холодом надо понимать температуры ниже -30 °C, то ли, возможно, стоит попробовать Ni-Cd аккумуляторы других производителей, но в нашем случае по абсолютной ёмкости среди аккумуляторов, несомненно, побеждает Ni-MH.
В общем же зачёте привычно лидируют литиевые батарейки Energizer — им и мороз нипочём. Ещё бы стоили они подешевле.
При пересчёте в ватт-часы разница емкостей при температурах +23 °C и -15 °C становится больше — сказывается тот факт, что при охлаждении у всех элементов питания снизилось рабочее напряжение. Впрочем, расстановка сил не меняется: щелочные батарейки на морозе не годны практически ни на что, Ni-Cd аккумулятор теряет примерно половину ёмкости, а лучше всех держится одноразовая литиевая батарейка.
И, наконец, самая наглядная диаграмма: потеря ёмкости в процентах при охлаждении до -15 °C относительно ёмкости при +23 °C.
Щелочная батарейка Duracell Turbo демонстрирует катастрофический результат — падение на 87 %. Боюсь, если летом во многих фотоаппаратах щелочных батареек хватает на десять-двадцать снимков, то зимой — хорошо, если объектив-то удастся выдвинуть.
Чуть меньше чем вдвое снизилась ёмкость Ni-Cd аккумулятора — увы, чуда не произошло, и по абсолютной ёмкости обогнать он смог лишь щелочную батарейку, в общем зачёте оказавшись на третьем месте.
Весьма неплохо выдерживает мороз Ni-MH аккумулятор: его ёмкость падает примерно на треть, но номинальное её значение достаточно велико, чтобы остатка хватило на уверенное второе место. Таким образом, по крайней мере для эпизодического использования при температурах до -15 °C менять Ni-MH на Ni-Cd смысла нет никакого.
И, наконец, лучший результат — у одноразовых литиевых батареек, падение ёмкости которых при охлаждении на 38 градусов составило всего лишь около 20 %. К сожалению, их высокая стоимость (в московских магазинах — более 70 рублей за штуку на момент подготовки статьи) не позволяет широко использовать их вместо аккумуляторов.
Сформулируем вкратце выводы:
щелочные батарейки при отрицательных температурах работают крайне плохо, падение ёмкости при охлаждении у них лишь немного не дотянуло до десятикратного;
для техники со сравнительно большим энергопотреблением для периодического использования при температурах до -15 °C лучшим выбором являются обычные Ni-MH аккумуляторы;
для техники с малым энергопотреблением (например, заоконные беспроводные датчики домашних метеостанций), а также техники, которая должна долго храниться при низких температурах с батарейками в комплекте (например, ручной фонарик в неотапливаемом гараже) лучшим выбором являются одноразовые литиевые батарейки Energizer Ultimate Lithium, несмотря на их высокую стоимость;
какого-либо смысла в использовании Ni-Cd аккумуляторов с точки зрения эпизодической работы при температурах до -15 °C мы обнаружить не смогли.
P.S. То, что аккумуляторы или батарейки способны работать на морозе, ещё не значит, что устройство, в которое они установлены, также рассчитано на отрицательные температуры. Сверяйтесь с руководством пользователя!
Другие материалы по данной теме
Тестирование Ni-MH аккумуляторов формата AA
Тестирование батареек формата AA
Методика тестирования аккумуляторов и батареек
Тема: Батарейки и мороз
Батарейки и мороз
Известно, что источники питания (химические) на холоде и морозе работают сильно хуже, чем в тепле.
Столкнулся с таким явлением — щеллочные (alkaline) батарейки AA и AAA размеров (да и «таблетки» тоже) пробыв некоторое время на морозе безнадежно дохнут. Совсем. Даже без нагрузки.
Убедился неоднократно, оставляя зимой в бардачке машины фонарик с алкалиновыми батарейками. Недавно знакомый забыл в машине фонарик на некоторое время, тот же эффект. Причем я ради интереса померил напряжение на элементах (без нагрузки), так вот, на двух элементах напряжение упало до 0.6-0.7в, а на одном получилась переполюсовка (!) до -0.85в! Элементы были просто подключены последовательно, фонарь был выключен. И я вспомнил, что однажды тоже замерил переполюсовку на одной своей батарейке, но не такую большую, а около -0.2в.
Я не заметил зависимости явления саморазряда (или иными словами выхода из строя) батареек от фирмы производителя. Были и Panasonic, и Kodak, и Energizer и др.
Четыре зимы подряд алкалиновые батарейки в фонаре на морозе помирали напрочь. Полежав в теплом помещении к жизни не возвращались. К весне каждый раз менял на новые.
На ключах болтается маленький фонарь с таблетками AG13 (GPA76), со штатными китайскими таблетками отслужил лет 5, стал светить вполсилы. Заменил на alkaline. Через месяц (. ) батарейки сдохли! (ключи ношу в наружном кармане куртки, т.е. практически на холоде) Фонарем почти ни разу не пользовался, забыть его включенным нереально — обрезиненная тугая кнопка без фиксации. Тестер показывает 0.3-0.5в на каждой таблетке. Это что ж, солевые китайские таблетки работают годами в любую погоду, а щеллочные типа «брендовые» сразу дохнут?
Что это за явление? Интернет однозначно не объясняет.
Ну и собственно, вопрос:
— какие батарейки или аккумуляторы надежнее держать, к примеру в фонарике в машине, чтобы иметь возможность ими воспользоваться в случае необходимости в любое время года и при любой температуре?
— alkaline (уже понял, что не вариант. )
— солевые батарейки
— свинцовый аккумулятор(ы) — нет подходящих к носимому/карманному фонарю размера
— литиевые батарейки
— литий-ионный аккумулятор (18650 размер доступный и подходящий к некоторым фонарям)
— никель-кадмиевые аккумуляторы
— никель-металл-гидридные аккумуляторы?