Введение

Потеря емкости в перезаряжаемых аккумуляторах
"Память", наблюдаемая в аккумуляторах

Эффект памяти, также известный как эффект батареи, эффект "ленивого" аккумулятора или аккумуляторная память, – это явление, наблюдаемое в никель-кадмиевых перезаряжаемых аккумуляторах, которое приводит к уменьшению их емкости. Оно описывает ситуацию, когда никель-кадмиевые аккумуляторы постепенно теряют свою максимальную энергетическую емкость при многократной перезарядке после неполного разряда. Аккумулятор как бы "запоминает" меньшую емкость.

Эффект истинной памяти

Термин "эффект памяти" возник в связи с применением никель-кадмиевых аккумуляторов в аэрокосмической отрасли, где ячейки неоднократно разряжались до 25% от доступной емкости (с отклонением примерно в 1%) с помощью точного компьютерного управления, а затем заряжались до 100% емкости без перезаряда. Настоящий эффект памяти характерен для никель-кадмиевых аккумуляторов с синтерованными пластинами и крайне трудно воспроизводится, особенно в ячейках с меньшей емкостью в ампер-часах. В одной специализированной программе испытаний, разработанной для выявления этого эффекта, он не был обнаружен даже после более чем 700 точно контролируемых циклов зарядки/разрядки. В этой программе использовались спирально намотанные одноамперчасовые ячейки. В последующей программе использовались 20-амперчасовые аккумуляторы аэрокосмического типа в аналогичном режиме испытаний, и эффект памяти был замечен после нескольких сотен циклов.

Другие проблемы, воспринимаемые как эффект памяти

Феномены, не являющиеся истинными эффектами памяти, могут также наблюдаться в других типах аккумуляторов, помимо никель-кадмиевых с спеченными пластинами. В частности, литиевые аккумуляторы, которые обычно не подвержены эффекту памяти, могут изменять уровни своего напряжения, что может быть воспринято системой управления батареей как кажущееся снижение емкости.

Снижение напряжения вследствие длительного перезарядки

Общим процессом, часто ошибочно принимаемым за эффект памяти, является падение напряжения. В этом случае выходное напряжение батареи снижается быстрее, чем обычно во время использования, даже если общая емкость остается практически неизменной. В современной электронной технике, которая контролирует напряжение для индикации заряда батареи, может создаться впечатление, что батарея очень быстро разряжается. Пользователю кажется, что батарея не удерживает полный заряд, что напоминает эффект памяти. Это распространенная проблема для устройств с высокой нагрузкой, таких как цифровые камеры и мобильные телефоны. Падение напряжения вызывается многократной перезарядкой батареи, что приводит к образованию небольших кристаллов электролита на пластинах. Эти кристаллы могут закупоривать пластины, увеличивая сопротивление и снижая напряжение отдельных элементов батареи. В результате вся батарея кажется быстро разряжающейся, поскольку отдельные элементы разряжаются быстро, и общее напряжение батареи внезапно падает. Этот эффект очень распространен, поскольку бытовые зарядные устройства часто допускают перезаряд. Например, никель-металлгидридные батареи известны тем, что подвержены этой форме потери емкости, которую часто ошибочно приписывают эффекту памяти. Важно, чтобы это происходило с отдельными элементами, а не с многоэлементной батареей; в батарее некоторые элементы могут разряжаться раньше других, что приводит к воздействию обратного тока заряда от оставшихся элементов на эти разряженные элементы, что потенциально может привести к необратимым повреждениям.

Высокие температуры

Высокие температуры также могут снизить напряжение заряда и объем заряда, принимаемого элементами. Срок службы литиевых батарей сокращается при повышенной температуре и уровне заряда (SoC), как при использовании, так и при хранении; максимальный срок службы литиевых элементов при хранении достигается при их охлаждении (без замораживания) с уровнем заряда 30–50% SoC. Для предотвращения глубокого разряда батарею следует возвращать к комнатной температуре и заряжать до 50% SoC раз в шесть месяцев или раз в год.