Používání Li-Ion akumulátorů v praxi

Historie Li-Ionových akumulátorů je velice krátká. V této době se udělalo mnohé pro zdokonalení tohoto systému, ale je třeba znát nebo se poučit z chyb, a to i velkých firem, které se za dobu používání Li-Ionových akumulátorů objevily.

Nejprve si je třeba uvědomit, že i když je na jednotlivých Li-Ion akumulátorech napsané jmenovité napětí 3,6 V a i rozměrově jsou shodné, není možné je vždy v aplikacích zaměňovat. Celý problém spočívá v tom, že výrobci používají různé druhy elektrod, separátorů i elektrolytů a pracovní rozpětí napětí je různé. Konečné nabíjecí napětí se pohybuje od 4,0 V do 4,3 V, objevují se však Li-Ion akumulátory, které potřebují k plnému nabití 4,5 V. Podobně je tomu i u konečného vybíjecího napětí, kde se hodnoty pohybují od 2,5 do 3,0 V. Proto je třeba při konstrukci nových zařízení znát katalogové údaje výrobce daného typu lithiového akumulátoru. Tyto hodnoty nenajdete totiž ani v normě pro lithiové akumulátory Akumulátorové články a baterie obsahující alkalické nebo jiné nekyselé elektrolyty – Akumulátorové lithiové články a baterie pro přenosné použití ČSN EN 61960 ed.2. Překročením předepsaných mezních hodnot, byť by se jednalo o pouhé desetiny či setiny voltu, dochází k rozpadu elektrod a tím i k úplnému znehodnocení akumulátoru. Na trhu se již objevily testery lithiových akumulátorů, které ve většině případů mají přednastaveny hodnoty nabíjecího napětí 4,2 V na článek a vybíjecího napětí 2,5 V na článek. To jsou hodnoty, které odpovídají akumulátoru s kobaltovou kladnou elektrodou. Je sice pravda, že toto složení akumulátoru se vyskytuje na našem trhu v komerčních aplikacích nejčastěji, ale je třeba si uvědomit, že to není pravidlem a takový tester může poškodit vaši akumulátorovou baterii, pokud je jiného složení.

Ve všech aplikacích vždy doprovází Li-Ionový akumulátor nějaká elektronika. Její význam spočívá ve vyrovnávání napětí jednotlivých lithiových akumulátorů v baterii při nabíjení i vybíjení, většinou je tam ještě proudová pojistka proti zkratu a teplotní čidla. Nesmíme však přeceňovat význam této elektroniky, která většinou řídí i konečné nabíjecí a konečné vybíjecí napětí, ale někdy je to pouze jen z hlediska bezpečnosti (podobně jako termostat s hodnotou 70 °C v NiCd nebo NiMH bateriích). To znamená, že např. pokud je konečné nabíjecí napětí 4,2 V, tak elektronika vypíná třeba až na hodnotě 4,3 V a tato hodnota již může akumulátor znehodnocovat a mítnegativní vliv na životnost akumulátoru. Podobně je tomu i při vybíjení. Viz obr. 4.9.

Také je třeba zamyslet se nad rozdílem mezi pracovním napětím Li-Ionového akumulátoru a jeho doporučeným provozním napětím. Pracovní napětí slouží k zjišťování jmenovité kapacity, ale doporučené provozní napětí je rozsah, kdy akumulátor dosahuje daleko větší životnosti. Pokud máme akumulátor s pracovním napětím 2,5–4,2 V, pak v tomto režimu je schopen dát přibližně 500 cyklů. Ale pokud je vybíjení ukončeno na 3,0 V, pak se jeho životnost pohybuje už i přes 1500 cyklů (podobně jako u NiCd a NiMH akumulátorů, pokud využijete pouze 10 % jejich kapacity, životnost těchto baterií je i 10 000 cyklů. Viz obr. 6.2).

Tento příklad je v rozporu s podvědomím většiny uživatelů Li-Ionových akumulátorů, kteří podle dřívějších návodů k použití prezentovaných dovozci souprav mobilních telefonů nechávají své zdroje úplně vybít (komerčním zájmem výrobců a prodejců bylo pokud možno životností zdrojů příliš nepřekročit tehdy zákonem stanovenou garanční lhůtu 6 měsíců). Po roce 2003, kdy došlo k tomu, že i záruky na akumulátorové zdroje do mobilních telefonů byly zvýšeny na dva roky, došlo k přehodnocení těchto návodů a zvítězil zdravý rozum nad komerční politikou. Neustále však někteří dodavatelé náhradních akumulátorů pro mobilní telefony nebo dokonce i prodejci mobilních telefonů deklarují záruku na akumulátor pouze 6měsíční. Proto je jen na vás, zda si vyberete dodavatele, který vám nabídne sice nižší cenu a záruku pouze 6 měsíců nebo zda zaplatíte o několik procent více a vyberete si dodavatele, který vám poskytne zákonem stanovenou dvouletou záruku .

4.9.png
4.9. Napěťové rozsahy Li-Ion akumulátoru a jeho příslušenství

Diskuze ke stránce Používání Li-Ion akumulátorů v praxi

Luděk Stehlík: Re: Re: Re: Náhrada článků v akumulátoru 12V Parkside

Přeji dobrý den, deska by se neměla poškodit. Pokud byl tišťák konstruován jen na akušroubovák a ne na pilu, tak maximálně bude elektronika vypínat. Elektronika kromě zkratu a napěťového hlídání, také kontroluje nadproud. Takže pokud vznikne větší proud než je elektronika stavěná, tak přeruší vybíjení. Ale předpokládám, že pokud je baterie tzv. "univerzální" pro různá nářadí, tak elektronika je stejná. Jen se mění kapacita článků a tím i povolené vybíjecí proudy.

reagovat 11. 5. 2021  16:16:14 p# vote+ vote- report +1

Pavel: Nabíjení Li-ion

Zdravím, chtěl bych se zeptat ohledně nabíjení baterií na drona. Jsou u něho 4x Li-ion 7,4V 2200mAh, nabíjecí elektroniku mají baterie v sobě, potvrzení o nabití zodpovídá červená dioda, která po nabití zhasne. Po přeměření 5 hodin po nabíjení mám u všech 8,7 až 8,8V po nabíjení na baterii, není to moc? Děkuji za odpověď a přejí pěkný den.

reagovat 2. 6. 2021  09:32:37 p# vote+ vote- report +4

Luděk Stehlík: Re: Nabíjení Li-ion

Přeji dobrý den, 

napětí 8,7 V nebo 8,8 V je docela dost. Typoval bych, že tam žádná ochrana pro nabíjení není.

reagovat 4. 6. 2021  14:26:51 p# vote+ vote- report -1

Petr Průcha: Sčítají se proudy baterií?

Sčítají se vybíjecí proudy baterií při paralelním zapojení?? Nebo se pouze navyšuje celková kapacita baterie.
Jde mi o toto. Pokud zapojím li-ion nebo lidepo4 paralelně a jeden článek má maximální vybíjecí proud řekněme 10A, bude při tomto zapojení dvou článků maximální vybíjecí proud 20A?

reagovat 18. 6. 2021  17:41:13 p# vote+ vote- report +1

Luděk Stehlík: Re: Sčítají se proudy baterií?

Přeji dobrý den,
při paralelním zapojení se povolené proudy sčítají.

reagovat 21. 6. 2021  16:14:53 p# vote+ vote- report +2

Petr: Úroveň nabití vs. životnost + nabíjecí proud

Dobrý den, pane Stehlíku, 

měl bych na Vás 2 dotazy: 

1) Kdysi dávno jsem kdesi četl, že nejlepší pro uskladnění nepoužívaných Li-Ion akumulátorů je nejlepší úroveň nabití cca 40-70 %, resp. že není vhodné skladovat tyto akumulátory ani téměř vybité, ani plně nabité. Naopak ze zdejších příspěvků mám pocit, že pro životnost akumulátoru je nejvhodnější ji udržovat na co nejvyšší úrovni nabití.
a) Jakou úroveň nabití zvolit pro uskladněný akumulátor?
b) Jak dosáhnout co nejdelší životnosti akumulátoru - např. u mobilu? Nabíjet co nejčastěji (tak aby byla úroveň nabití co nejvyšší), nebo naopak, co nejméně často (aby byl co nejmenší počet nabití)?
c) Pokud by platilo, že pro maximální životnost by bylo vhodné udržovat baterii mezi 90-100 % nabití, což by bylo v reálném životě (např. u mobilu) dost omezující, dá se říci optimální hodnota % nabití, kdy dochází k výraznému skoku v délce životnosti? 

2)U mobilu, jehož akumulátor má napětí 3,85 V je nabíječka, která má v režimu klasického nabíjení 5 V, 2 A (10W) a v režimu rychlého nabíjení má 9V, 1,67 A (15W). Jak funguje nabíjení vyšším napětím, než je napětí akumulátoru? Předpokládám, že v mobilu je něco, co toto řídí a v případě nabíjení 9 V sníží napětí a zvýší proud. Je tomu tak? 

Za Vaše odpovědi předem děkuji.

reagovat 24. 7. 2021  15:59:59 p# vote+ vote- report -2

Luděk Stehlík: Re: Úroveň nabití vs. životnost + nabíjecí proud

Přeji dobrý den, k Vašim dotazům:
ad 1) nejprve je nutné rozlišit akumulátorový článek a akumulátorovou baterii. Akumulátorovým článkem se myslí "holý" samostatný článek bez elektroniky, který není vložen do přístroje. V tom případě je z hlediska skladování nejlepší úroveň nabití 30-50 %, protože v tomto rozsahu je nejmenší samovybíjení a i nejmenší tlak. Ale kdo má "doma" akumulátorové články? Většina uživatelů má doma akumulátorové baterie, tedy akumulátory s bezpečnostní elektronikou nebo řídící elektronikou. Baterie v mobilu nebo videokameře, nářadí nebo i ve svítilně má uvnitř elektroniku, která odebírá neustále proud, a tento proud je vyšší než je samovybíjení samotného článku. Proto je nutné akumulátory udržovat v nabitém stavu, aby nedošlo k tomu že akumulátor se vybije pod stanovenou mez a elektronika ho odpojí a již se nebude moci přes tuto elektroniku nabít.
Ad 1b) Pokud skladujete jen články, tak můžete skladovat ve stavu 30-50% nabití. Pokud skladujete baterie, tak v nabitém stavu a minimálně každých 6 měsíců je dobít.
Ad 1c) Samozřejmě je nesmysl udržovat mobil ve stavu 90-100% nabití. Stejný nesmysl je, čekat až se mobil zcela vybije - určitě se to stane ve chvíli, kdy nemáte po ruce nabíječku. Ideální je mobil každý den dobíjet, určitě se najdou tací, kterým jednou denně nabíjet nestačí, protože stále telefonují nebo surfují, ale to je druhý extrém. Poměr hloubky vybití a počtu cyklů nemá žádný skokový průběh, je docela rovnoměrný. Viz Kapitola-Pověry a mýty: "Vybíjení akumulátoru před jeho nabíjením", zde je graf 6.2., který obecně platí i pro Li-Ion baterie.
Ad 2) Nabíjení u mobilu se řídí uvnitř mobilu. Vždy musí mít mobil měnič, který převádí napětí na 4,2V.

reagovat 27. 7. 2021  14:27:42 p# vote+ vote- report +4

Petr: Re: Re: Úroveň nabití vs. životnost + nabíjecí proud

Pěkný den, pane Stehlíku, 

děkuji za srozumitelnou odpověď. Měl bych ještě 3 doplňující dotazy. 

1)Co přesně se rozumí nabíjecím cyklem? Jedná se o množství energie odpovídající plné kapacitě akumulátoru, nebo se myslí jedno připojení nabíječky? Tedy jinými slovy pokud bych např. nabíjel akumulátor vždy při 70% nabití a graf 6.2 uvádí dejme tomu 3000 cyklů, znamená to, že by akumulátor za "celý život" dal 100*3000 = 300 000 % kapacity, nebo 30*3000 = 90 000 % kapacity? 

2)Škodí rychlé nabíjení akumulátoru u mobilu (5 V, 2 A (10W) vs. 9V, 1,67 A (15W))? Níže uvádím článek, kde jsou grafy popisující vliv rychlého nabíjení u elektromobilu.
www.autojournal.cz 

3)Je pravdivá informace ze zmíněného článku, že je ideální nabíjet akumulátor max. do 80 % kapacity, nikoliv do 100 %? 

Děkuji předem za odpovědi a přeji hezký den.

reagovat 2. 8. 2021  21:18:19 p# vote+ vote- report +6

Luděk Stehlík: Re: Re: Re: Úroveň nabití vs. životnost + nabíjecí proud

Přeji dobrý den, k Vašim dotazům:
ad 1) u pracovních cyklů se hlavně myslí vybíjení. Tedy kolikrát akumulátor se zatíží (pracuje).
K tomu grafu 6.2.: Pokud se akumulátor vybíjí ze 100%, tak odevzdá cca 350-500 plných cyklů, tedy než poklesne na 70% své původní jmenovité kapacity. Pokud ale akumulátor vybíjíme jen z 50%, tak již dá 1500-3000 takových cyklů, takže akumulátorem projde 750x až 1500x jeho kapacita. Pokud ho vybíjíme jen z 30%, tak odevzdá 3500-6000 takových cyklů, takže je to hodnota 1050x až 1800x jeho kapacity. Ještě jednou zdůrazňuji, že po tomto cyklování není akumulátor zničený, ale jeho možná kapacita klesla na 70% původní jmenovité kapacity.
ad 2)Pokud má mobil možnost být napájen z USB QC3.0, tak mu to neškodí. Tyto mobily mají kapcitu akumulátorů větší než 3Ah, takže nabíjecí proud z měniče v mobilu je cca 3A, takže se nejedná o žádné extrémně rychlé nabíjení, ale plně vybitý akumulátor se bude nabíjet na plnou kapacitu 1,5-2 hodiny. Pokud mobil není připraven na nabíjení z QC3.0, tak využívá napájení 5V/2A.
A k té druhé podotázce. Já bych hlavně nesrovnával chování baterie v mobilním telefonu a baterie v elektromobilu. Jedná se sice o stejný chemický proces, ale podmínky provozu jaou zcela odlišné. Když se u baterie do elektromobilu píše o rychlém nabíjení, myslí se tím většinou nabíjení v řádu minut, tedy 20 - 60 minut. Na Vámi uvedený odkaz jsem se díval, ale některé informace by bylo třeba se blíže podívat. Například ten graf závislosti SOH v měsících. V názvu grafu je uveden, že se jedná o graf u automobilů, které jsou výlučně používané v horkých klimatických podmínkách. A my nejsme ani v Africe a ani na Floridě. Konec grafu má hodnotu 210 měsíců, což je 17,5 roku. Dovolím si tvrdit, že před 17 lety ještě žádné super rychlé nabíječe neexistovaly, takže se spíše jedná jen o nějaký předpokládaný odhad. Ale je to dosti optimistický odhad, že by baterie měly po 17 letech takovou kapacitu. Pravděpodobně se u tohoto grafu nepočítá vůbec s degradací baterií stářím. Na životnost baterií elektromobilů má vliv ještě mnoho faktorů, nejenom zda parkujete ve stímu nebo na přímém slunci.
Ad 3) Informace, že životnost Li-Ion akumulátorů je vyšší, pokud se nabíjí na 80 - 90% kapacity je sice pravdivá, ale má to opět své ALE. Daná informace je důležitá pro konstruktéry nabíječů nebo jednotlivých zařízení. Pro konečného uživatele je zcela zavádějící. Abych to vysvětlil. Běžný Li-Ion akumulátor se nabíjí do napětí 4,2 V. Pokud již mám zařízení, které nabíjí akumulátor na hodnotu 4,2V a přestanu ho nabíjet, když se mi na displeji zobrazí stav nabití 90%, tak to k vyšší životnosti nepomůže. Vyšší životnost se dosahuje při nabíjení na hodnotu 4,15 V nebo 4,1 V, kdy se akumulátor nabije na 90 - 95% svě "možné" kapacity. Ale protože se výrobci předhánějí, kdo má vyšší kapacitu, tak toho moc nevyužívají. A stejně záruka je jen dva roky, tedy alespoň podle našich zákonů. Proto je to důležitá informace jen pro konstruktéry, kteří připravují nové zařízení, které má mít třeba dlouhou životnost. Běžný uživatel, který si již dané zařízení koupil, tak již zvolené nastavení nabíjecí metody (CCCV) již nezmění.

reagovat 3. 8. 2021  11:33:12 p# vote+ vote- report +2

Pavel: Průběné dobíjení Li-Ion

Dobrý den, je možné průběžně nabíjet a zároveň čerpat energii s Li-Ion baterie? Např. když bych pomocí solárního panelu dobíjel baterii pro venkovní čidlo. Velice děkuji za odpověď.

reagovat 14. 1. 2022  09:04:54 p# vote+ vote- report +3

Karolína Stehlíková: Re: Průběné dobíjení Li-Ion

Přeji dobrý den, určitě se může nabíjet a zároveň čerpat energii z Li-Ion baterie. Solární panely jsou tak často i dělané. Je potřeba se včak ujistit jakým proudem je Li-Ion dobíjen a jakým vybíjen. Nejlépe si dohledat specifikace těchto zařízení. Dobíjení musí být vždy větším proudem, než jaké odebere dané zařízení z Li-Ion baterie. Aby nedošlo k tomu, že by zařízení mělo větší odběr než nabití baterie. Baterie by se v tom případně nezvládla, při tom vyšším odběru dobít, a mohlo by jí to vyčerpat a poškodit.

reagovat 14. 1. 2022  12:24:01 p# vote+ vote- report +2

Vysoudil: Lithium

Prosím jak zjistim mnozstvi lithium v baterii? Děkuji

reagovat 1. 10. 2022  21:33:20 p# vote+ vote- report +1

Karolína Stehlíková: Re: Lithium

Přeji dobrý den, u primárních nenabíjecích článků naleznete tuto informaci v technické specifikaci k dané baterii.
U nabíjecích akumulátoůu se to běžně neuvádí, jelikož pro přepravu je důležitá informace pouze kapacita a stupeň nabití článku.

reagovat 5. 10. 2022  12:48:51 p# vote+ vote- report -2


Stránky: 1 2 3 4

Přidat komentář

U příspěvků, prosíme, udržte jejich obsah v rámci dobrých mravů a platných zákonů Ćeské republiky, pište k tématu, nevkládejte spam a nepoužívejte hrubé výrazivo.

HTML v příspěvcích není povoleno, ale případné hypertextové adresy se automaticky zobrazí jako odkazy.

Za obsah diskuzního příspěvku zodpovídá jeho autor. BATTEX, spol.s r.o. si vyhrazuje právo příspěvky moderovat.