V predchádzajúcej časti článku o parametroch batérií som načrtol model batérie ako nádrže na vodu so všetkými podrobnosťami. Vysvetlili sme si čo je to Kapacita batérie, Hĺbka vybitia – DoD a Využiteľná kapacita batérie.  V druhej časti sme si rozobrali čo je to Nabíjací cyklus, Počet nabíjacích cyklov, Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rate, zistili Výstupný (nabíjací) výkon batérie, Stav nabitia – SoC a poriešili Samovybíjanie. V tomto pokračovaní sa budem venovať ďalším parametrom: Pracovná a uskladňovacia teplota, Možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave a Životnosť batérie. 

Pracovná a uskladňovacia teplota

Teplotné závislosti sa líšia od jednotlivých technológií. Tu sa budem venovať len Solid State batériám a vynechám Redoxové.

V zásade môžme hovoriť o troch teplotných rozsahoch: Nabíjací, vybíjací (oba dokopy pracovný rozsah) a skladovací.

Technológie batérií ako olovo a NiCd majú vyššiu teplotnú toleranciu pri nabíjaní ako novšie technológie (napr. Li-ion). Môžu byť nabíjané pod bodom mrazu pri 0.1C (C10). To však pri NiMH a Li-ion systémoch nie je možné. Tabuľka nižšie ukazuje dovolené nabíjacie a vybíjacie teploty u bežných olovených, NiCd, NiMH a Li-ion batérií. Nie sú v nej zahrnuté špeciálne typy vyrobené pre mimoriadne podmienky.

Typ batérie	Teplota nabíjania	Teplota vybíjania	Optimálne hodnoty pri nabíjaní
Olovo (Kyselino olovené)	–20°C to 50°C (–4°F to 122°F)	–20°C to 50°C (–4°F to 122°F)	Nabíjať pri 0.3C alebo tesne pod 0°C
NiCd, NiMH	0°C to 45°C (32°F to 113°F)	–20°C to 65°C (–4°F to 149°F)	Nabíjať pri  0.1C medzi –18°C a 0°C. Nabíjať pri  0.3C medzi 0°C a 5°C. Max. SoC pri 45°C je 70%, pri 60°C je 45%.
Li-ion	0°C to 45°C (32°F to 113°F)	–20°C to 60°C (–4°F to 140°F)	Pod 0°C nie je dovolené nabíjať Dobrá nabijacie/vybíjace parametre pri vyšších teplotách, ale skracuje sa životnosť.

Tabuľka: Dovolené teplotné limity pre rôzne typy batérií. Batérie sa môže vybíjať v značných teplotných rozsahoch avšak nabíjanie je limitované. Najlepšie nabíjanie medzi 10°C and 30°C (50°F and 86°F). Pri nižších teplotách treba zníži nabíjací prúd – nižšie C-rate. (Preklad redakcia) Zdroj: batteryuniversity.com (Odporúčam ako prameň čítania o batériách na dlhé týždne).

Príklad vybíjacích teplôt pre Li-ion batériu Panasonic NCR 18650:

Nabíjanie: 0°C to +45°C
Vybíjanie: -20°C to +60°C
Uskladňovanie: -20°C to +50°C

 

Zdroj: panasonic.com

Ako vidno na tomto konkrétnom príklade, tak rozsah uskladňovacích teplôt je menší ako dovolenú teploty vybíjania. Druhý záver je možno si spraviť z grafu. Vybíjanie pri “bežných” teplotách má samozrejme vplyv na využiteľnú kapacitu (viď teploty -10°C až +40°C), ale teplota -20°C má dosť zásadný vplyv – viď malý “hrbček” vľavo dole grafu. Batéria, s nominálnou kapacitou 2900 mAh, vie poskytnúť pri tejto teplote sotva 100 mAh.

Možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave

U tohto parametru sa zdržím len krátko. Olovené batérie by nemali zostávať nenabité po dlhší čas – v tomto prípade desiatky hodín. Tzn. skladovať iba pri nabitom stave a pre dlhšie uskladnenie je treba riešiť dobíjanie.

Naopak pre Li-ion sa neodporúča skladovať pri plne nabitom stave.

Tí čo potrebujú dlhšie skladovať by si mali tento parameter ujasniť s dodávateľom pre každý typ batérie.

Životnosť batérie

Životnosť pri jednotlivých batériách je parameter značne teoretický. V závislosti od používania a dosahovaných hodnôt pri jednotlivých parametroch môže batéria slúžiť desiatky rokov, ale pri veľmi zlom zaobchádzaní sa u toho istého typu nemusíte dostať cez pár mesiacov.

Čo všetko skracuje životnosť:

• Nízke a aj vysoké teploty.
• Vysoké C-rate.
• Krátke nabíjacie cykly (zviazané s C-rate).
• Prebíjanie.
• Vysoké DoD (priveľké vybíjanie),
• a samozrejme “zlé” mechanické zaobchádzanie.

Navyše vzájomné kombinácie medzných parametrov sa na batérii veľmi zle odzrkadlí.  Množstvo medných parametrov vie obmedziť dobrý BMS (Battery Management System), ktorý nielen, že batériu vie “strážiť”, ale aj daj obsluhe údaje a varovania, tak, že zmení pracovné parametre. BMS je iba zlomok ceny batériového systému a vie značne predĺžiť životnosť znížiť nutnosť nákupu nových batérií).

Treba však aj povedať, že bez ohľadu na parametre používania je batéria “zásobník chemikálií”, ktoré “menia” svoj stav. A preto bez ohľadu na starostlivosť tieto chemikálie degradujú s časom – starnú. Väčšina dnešných typov má tak maximálnu “chemickú” životnosť medzi 15 až 20 rokmi. Po tomto čase už nastáva masívna degenerácia bez možnosti zmeny.

Malé upozornenie na záver aj tejto časti: pokúsim sa o “laické” vysvetlenie. To samozrejme prináša mierne zjednodušenia a nie vždy úplne presne vysvetľuje niektoré detaily. Dôležitejšie je pochopiť celok a jednotlivosti rôznych druhov si potom už ľahšie pohľadáte.

Pripomienky a dotazy sú vítané v komentároch pod týmto textom alebo na FB stránke – tu nás poteší aj váš “like”.