Rozsah pracovních teplot

Rozsah pracovních teplot je teplotní interval, ve kterém mohou být akumulátory používány. Na tomto místě je třeba zdůraznit, že je důležité rozlišovat rozsah teplot povolených pro nabíjení baterie — proces, v jehož průběhu je akumulátorovému článku nebo baterii dodávána z vnějšího obvodu elektrická energie, která v nich vyvolá chemické změny a tím akumulaci energie ve formě chemické energienabíjení, vybíjení baterie — proces, při kterém baterie dodává za specifických podmínek elektrickou energii vytvořenou v článku do vnějšího elektrického obvoduvybíjení a skladování akumulátorů. Rozsah teplot povolených pro nabíjení akumulátorů je nejmenší a obvykle se liší pro různé metody nabíjení. Čím větší je nabíjecí proud — elektrický proud, kterým se akumulátorový článek nebo baterie nabíjí nabíjecí proud (násobek It), tím menší bývá povolený rozsah teplot. Rozsah pracovních teplot je udáván jako přípustná teplota prostředí, v kterém se akumulátor nachází. Je však třeba si uvědomit, že pro spolehlivou funkci akumulátoru je rozhodující teplota jeho vnitřního systému, která se od teploty okolí může výrazně lišit. Například u akumulátoru přeneseného z venkovního prostředí do místnosti, ve které je nabíjen, může trvat relativně dlouhou dobu, nežli se jeho teplota vyrovná s teplotou místnosti. Akumulátorová baterie je totiž velmi špatným vodičem tepla (chová se tak trochu jako termoska), protože články tvořící baterii bývají umístěny do plastového pouzdra, povrch článků je opatřen plastovou nebo papírovou izolační vrstvou a sada elektrod proložených několika vrstvami separátorů rovněž znesnadňuje průchod tepla a tím vyrovnání teplot. V takových případech musí být dodržena tak zvaná doba aklimatizace, která je minimálně 2 hod.

Ke změnám teploty akumulátorů dochází nejenom vlivem změn teploty okolí, ale i vlivem jejich činnosti. V průběhu nabíjení, přebíjení i vybíjení akumulátorů se uvolňuje teplo, a to způsobuje nárůst jejich teploty. Hlavní příčinou tepelných změn při činnosti akumulátorů je teplo, které se uvolňuje nebo spotřebovává při probíhajících elektrochemických dějích. Menší část tepla vzniká ohmickými ztrátami v elektrodách, v elektrolytu a v dalších jejich součástech. V obou případech je množství uvolněného tepla úměrné velikosti prošlého náboje. Rychlost uvolňování tepla a tím i rychlost nárůstu teploty jsou přímo úměrné velikosti proudu. Teplo uvolňované elektrochemickou reakcí závisí na typu reakce. Nejvíce tepla se uvolňuje během přebíjení NiCd a NiMH hermetických akumulátorů, kdy veškerá energie dodávaná akumulátoru se mění na teplo. Při přebíjení relativně velkými proudy dochází k rychlému nárůstu teploty, které může vést až k trvalému poškození akumulátoru. Při překročení kritických podmínek (teploty a proudu) může nastat tepelný lavinový jev — nestabilní stav vznikající během nabíjení konstantním napětím, při němž míra schopnosti rozptylu tepla způsobuje nepřetržitý nárůst teploty baterie, jehož důsledkem je nárůst nabíjecího proudu, který může vést ke zničení baterie tepelný lavinový jev způsobený samovolnou chemickou reakcí aktivních hmot. Tento kumulativní, vzájemně se zesilující jev doprovázený prudkým nárůstem teploty vede k destrukci článku.

Teplo se uvolňuje rovněž i při vybíjení akumulátorů. Hlavně při velmi rychlém vybíjení, např. u akumulátorového nářadí, se baterie značně zahřívají a před jejich opětovným nabíjením je nezbytné dodržet dostatečně dlouhou dobu aklimatizace pro vyrovnání teploty.

V souvislosti s uvolňováním tepla v průběhu nabíjení je z praktického hlediska zajímavé rozdílné chování NiCd a NiMH akumulátorů. Z teoretického pohledu je nabíjecí reakce NiCd akumulátorů endotermní, což znamená, že teplo se v jejím průběhu spotřebovává. Za ideálních podmínek by v průběhu nabíjení NiCd akumulátorů mělo docházet k jejich ochlazování. Spotřeba tepla nabíjecí reakcí je však velmi malá a je kompenzována ohmickými ztrátami a teplem uvolňovaným nežádoucími vedlejšími reakcemi. Proto při nabíjení NiCd akumulátorů zůstává teplota konstantní nebo jen nepatrně narůstá. Nárůst teploty je možno zaregistrovat až na počátku přebíjení. Naproti tomu u hermetických NiMH akumulátorů dochází k uvolňování tepla, tedy i k růstu teploty již od počátku nabíjení a v průběhu přebíjení se rychlost růstu teploty zvýší. Typický příklad změn teploty při nabíjení NiCd a NiMH akumulátorů je uveden na obrázcích v kapitole Nabíjení hermetických akumulátorů, pojednávající o nabíjení.


Diskuze ke stránce Rozsah pracovních teplot

Petr Ptáček: Hybridní, nebo elektrická auta

V souvislosti s rozsahem pracovních teplot by mne zajímalo jak je to u moderních automobilů jako např. Toyota Prius?
Jak baterie takového auta reagují na zimní období, nebo např. jezdí-li ve Švédsku kde je běžně -15, nehledě na to stojí li vozodlo 2dny venku, pak jej nastartujete, jezdíte třeba 2hodiny a poté vjedete do podzemních garáží kde je +18.
Při těchto extrémních podmínkách, nechápu jak je možné, že i po 10letech (Prius I.generace) mají baterie stále kapacitu.
Stejně tak v Kalifornii kde naopak je běžně +35-40 stupňů.

reagovat 28. 1. 2011  08:07:11 p# vote+ vote- report

Luděk Stehlík: Re: Hybridní, nebo elektrická auta

Přeji dobrý den,
i když tento portál má být o přenosných baterií, zkusím Vám alespoň něco zodpovědět. Pro klasické automobily, kde se používají startovací baterie se vyrábějí různé typy baterií. Kromě standardních, jsou to baterie do extrémních mrazů nebo do extrémního horka, nebo baterie se zvýšenými startovacími proudy, které se doporučují například pro krátké cesty po městech s častým startováním (např. pro zásobování).
Co se týče hybridních vozidel, tak tam je používána elektrická soustava s vyšším napětím (36V; 42V; dokonce se testuje i 110V) a zde není taková náročnost na vysoké proudové odběry jako při startování klasického motoru. V hybridních automobilech se pro pohon elektromotorů používají většinou NiMH nebo Li-akumulátorové baterie a ty mají několikanásobně delší životnost než olověné baterie, které se používaly při prvních pokusech s elektromobily.
L.Stehlík

reagovat 28. 1. 2011  16:35:42 p# vote+ vote- report -11

Vladimír Drázda: Akumulátor x elektrický inv. vozík

Přeji hezký den, omlouvám se, že tuto otázku dávám na tuto stránku. Jsem invalida - vozíčkář a na vozíku jezdím cca 20 let. Zažil jsem, když se do vozíku dávaly klasické autobaterie, potom se dávali trakční a v současné době se nastupuje na tzv. gelovky (olověné akumulátory). Neznám přesně jejich složení ani fungování, ale bylo mi řečeno, že tyto gelovky mají lepší vlastnosti, co se týče výdrže. Upřesním: V současné době mám ve vozíku dva 12V - každý 110 A akumulátory zapojených na 24V, elektromotor cca 600W a když jsou akumulátory nové, dá se na ně uject cca 70 km v jednom tahu při rychlosti 10 km/h. Otázka zní: jaká by měla být kapacita gelovky, abych dosáhl stejného dojezdu? Je možné to nějak odovodit?
Děkuji

reagovat 4. 2. 2011  21:22:39 p# vote+ vote- report -39

Luděk Stehlík: Re: Akumulátor x elektrický inv. vozík

Přeji dobrý den,
z uvedených hodnot se nedá nic vypočítat, protože vozík vždy nevyužívá plný výkon motoru. Podle uvedených údajů lze spočítat, že výkon baterií je 2640 Wh. Tedy při plném využití motoru (600 W) by měly fungovat cca 4,5 hodiny. A to je od reality (7 hodin) příliš daleko.
Lepší vlastnosti, co se týče výdrže je spíše myšleno z hlediska životnosti, nikoliv z hlediska kapacity. Pokud budete mít otevřenou trakční baterii o kapacitě 110 Ah, tak bude mít stejný dojezd jako gelová cyklovací baterie o kapacitě 110 Ah.
L.Stehlík

reagovat 10. 2. 2011  14:21:56 p# vote+ vote- report -38

Jaromír Vegr: Re: Akumulátor x elektrický inv. vozík

Pokud se jedná opravdu o gelovky, o čemž trochu pochybuji, pak by byla životnost přes 1500 cyklů, trakční, konvenční tzv. malá trakce sotva 500. V City-stromeru nám najely akumulátory Varta GEL cca 90 000 km.

reagovat 23. 11. 2014  20:52:24 p# vote+ vote- report -3

Jan Cabicar: Maximální teplota

Dobrý den,
potřeboval bych vědět maximální teplotu baterie, kdy se ještě může baterie použít, nebo skladovat.
Jedná se o baterii EXIDE EA1000.
V různých datasheetech je uvedena doporučená teplota a našel jsem i minimální teplotu.
Bylo by možné někde najít maximální teplotu? Nebo když by nikde nebyla maximální teplota pro tuto baterii, tak podobnou, nebo pro baterie 12V všeobecně?
Děkuji Cabicar

reagovat 22. 8. 2013  13:30:28 p# vote+ vote- report -43

Luděk Stehlík: Re: Maximální teplota

Přeji dobrý den, toto je spíše dotaz pro výrobce těchto baterií nebo jejich distributory. Určitě Vám zašlou katalogový list, kde se o teplotách pro skladování, nabíjení i vybíjení píše.Startovacími baterie se my nezabýváme.

reagovat 22. 8. 2013  13:54:45 p# vote+ vote- report +7

František Komín: Minimální teplota

Je nabíjení akumulátorů (Li-ion, NiCd apod.) při nižších teplotách než je uváděno (většinou 0 stupňů) principiálně nemožné nebo by bylo možné za určitých podmínek (menší nabíjecí proud, jiné konečné napětí)?

reagovat 2. 12. 2014  14:20:59 p# vote+ vote- report -8

Luděk Stehlík: Re: Minimální teplota

Přeji dobrý den,
nabíjení v mínusových teplotách je možné u speciálních akumulátorů, které jsou k tomu určeny, jako jsou lithiové akumulátory SAFT série MP apod. (např.: shop.battex.cz), kde jsou teploty pro nabíjení povoleny až do -20°C.
Pokud k tomu baterie nejsou určeny, tak dochází například u NiCd akumulátorů k nepovolenému vývinu vodíku a mohlo by dojít k destrukci článku nebo alespoň k jeho zničení.
Obecně lze říci, že krom speciálních akumulátorů, není nabíjení v mínusových teplotách povoleno. Nutno ale na druhou stranu podotknou, že se jedná o teplotu baterií při nabíjení, nikoliv o teplotu okolí. Například baterie do nouzového osvětlení, které se trvale dobíjí, budou mít právě díky trvalému dobíjecímu proudu, teplotu daleko vyšší než je třeba teplota okolí, ve které jsou umístěny.
Pokud hledáte určitou aplikaci, vzneste svůj požadavek a požadované parametry do poradny BATTEX, na e-mail: poradna@battex.cz. Nelze všechny hermetické akumulátory vhodit "do jednoho pytle" a uvádět obecné parametry. Právě proto existují akumulátory pro všeobecné použítí, pro extrémní proudy, pro extremní teploty, pro trvalé dobíjení, se zvýšenou kapacitou a podobně.

reagovat 2. 12. 2014  14:54:06 p# vote+ vote- report +8

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.