Все о зарядных циклах: как количество циклов влияет на ёмкость Li-ion и NiMH аккумуляторов

В современном мире портативной электроники и бытовых устройств от долгой работы батареи зависит многое — от автономности смартфона до стабильности работы электроинструмента. Одним из ключевых показателей «здоровья» аккумулятора является число пройденных зарядных циклов и его влияние на фактическую ёмкость. Разбираемся, что это такое, как циклы уменьшают ёмкость Li-ion и NiMH аккумуляторов и как продлить срок службы.

Что такое зарядный цикл аккумулятора

Зарядный цикл — это один полный процесс разряда от 100 % до 0 % и повторная зарядка до 100 %.

• Полуцикл: разрядку на 50 % и последующую дозарядку до 100 % можно считать 0,5 цикла.

• Реальная практика: большинство пользователей не доводят устройство до полного разряда, но суммарно несколько неполных зарядок дадут один полный цикл.
  

Влияние циклов на ёмкость Li-ion аккумуляторов

Li-ion (литий-ионные) батареи сегодня повсеместны — в смартфонах, ноутбуках, электросамокатах. С каждым циклом происходит:

1. Рост внутреннего сопротивления
   Ионы лития постепенно «застаиваются» в структурах электродов, ухудшая проводимость.
   
   

2. Потеря активного материала
   Часть лития остаётся «пойманной» в SEI-слое (Solid Electrolyte Interface) и менее участвует в реакциях.
   
   

3. Изменение объёма электродов
   Микротрещины и деформация электрода снижают эффективную поверхность контакта.
   
   

Типичная глубина цикла 80 % (использование от 20 % до 100 %) даёт около 500–1000 полных циклов до падения ёмкости до 80 % от номинала. При частых полных разрядах (0–100 %) ресурс может упасть уже к 300–500 циклам.

Как циклы влияют на NiMH аккумуляторы

NiMH (никель-металлгидридные) аккумуляторы распространены в бытовых приборах и фототехнике. Их особенности:

• Эффект памяти практически отсутствует, но
  
  

• Электролит испаряется при частых глубоких разрядах,
  
  

• Коррозия электродов ускоряет потерю ёмкости.
  
  

При щадящем режиме (разряд 30–50 % перед подзарядом) NiMH выдерживают 500–800 циклов. Полные разряды чаще провоцируют коррозионные процессы, уменьшая ресурс до 300–400 циклов.

Основные факторы ускоренной деградации

1. Глубина разряда (DoD)
   Чем глубже разряд — тем меньше циклов.
   
   

2. Скорость заряда/разряда (C-rate)
   Быстрая зарядка (1 C и выше) даёт тепловые стрессы.
   
   

3. Температура эксплуатации
   +40 °C и выше ускоряют химическое старение, а холод ниже 0 °C снижает ёмкость.
   
   

4. Неравномерность ячеек (для сборок)
   Несбалансированные банки изнашиваются быстрее.
   
   

Советы по увеличению числа циклов и продлению ресурса

1. Избегайте глубоких разрядов
   Дозаряжайте при 20–30 % остатка.
   
   

2. Используйте щадящие режимы заряда
   Выбирайте зарядные устройства с функцией «trickle charge» и балансировщики (для многобаночных сборок).
   
   

3. Оптимальная температура
   Заряжайте при +15…+25 °C, не допускайте нагрева выше +40 °C.
   
   

4. Правильное хранение
   — Li-ion: при 40–60 % заряда, в прохладном (≈15 °C) и сухом месте;
   — NiMH: в полностью разряженном состоянии хранить не рекомендуется — лучше на уровне 40–50 %.
   
   

5. Периодический калибровочный цикл
   Раз в 3–6 месяцев полностью разрядить и зарядить до 100 %, чтобы выровнять баланс ячеек.
   
   

Понимание роли зарядных циклов помогает оптимизировать использование аккумуляторов и значительно продлить их срок службы. Соблюдайте рекомендации по глубине разряда, скорости заряда и условиям хранения — и ваши Li-ion и NiMH батареи прослужат намного дольше, сохраняя высокую емкость.