Správné nabíjení lithium-iontových baterií: pravidla pro nabíjení lithium-iontových baterií

Moderní člověk používá mnoho elektronických zařízení. Jedná se o notebook, mobilní telefon, tablet, fotoaparát a mnoho dalších. Většina těchto zařízení je napájena lithiovými bateriemi. Koneckonců si jich ceníme právě proto, že jsou to mobilní zařízení. Za přenosnost si však musíte platit neustálým nabíjením baterií. K tomu budete potřebovat nabíječku na lithiové baterie. Ve většině případů jsou nabíječky dodávány se samotným zařízením. Jedná se o stejný napájecí adaptér pro notebook nebo telefon. V ideálním případě by se k nabíjení samozřejmě měla používat standardní nabíječka. Ale co dělat, když se ztratí nebo je nefunkční? Musíte si vybrat vhodnou nabíječku. Co je třeba v tomto případě zvážit, si probereme v tomto článku.

Obecné požadavky pro nabíjení lithiových baterií

Obecně by nabíječka lithiových baterií měla mít výstupní napětí 5 voltů a proud (0,5─1)*Cn. Cn je jmenovitá kapacita baterie. Například pro lithiový článek s kapacitou 2200 mAh by nabíječka měla dodávat proud 1,1 ampéru.

Lithiová baterie 18650

Většina nabíječek od renomovaných výrobců nabíjí lithiové baterie v několika fázích. První fáze se provádí při konstantním proudu 0,2-1 C a napětí 4,1-4,2 V (zde máme na mysli napětí na prvek nebo plechovku). Tato fáze trvá přibližně 1-40 minut. Druhá fáze se provádí při konstantním napětí. Existují zařízení, která využívají pulzní režim pro urychlení procesu nabíjení. U lithium-iontových systémů s grafitovým systémem je nutné omezit napětí na 50 voltu na prvek.

Pokud použijete napětí vyšší než 4,1 voltu, můžete zvýšit energetickou hustotu baterie. Tím se ale spustí oxidační reakce, které zkracují životnost baterie. U novějších modelů Li-Ion baterií byl tento problém odstraněn pomocí aditiv. A u nich lze napětí během nabíjení zvýšit na 4,2 voltu s odchylkou 0,05 na prvek.

Pokud jde o průmyslové a vojenské lithiové baterie, nabíječky podporují napětí 3,9 V. To zajišťuje dlouhou životnost a spolehlivost.

Pokud nabíječka produkuje proud 1C, baterie se nabije přibližně za 2-3 hodiny. Po dosažení plného nabití a dosažení mezní hodnoty napětí proud prudce klesá a pohybuje se po několika procentech počáteční hodnoty.

Za zmínku stojí, že se zvyšujícím se nabíjecím proudem se doba nabíjení prakticky nesnižuje. Při vyšším proudu se napětí v první fázi procesu zvyšuje rychleji, ale druhá fáze nabíjení v tomto případě trvá déle.
Existují nabíječky, které dokáží nabít lithiovou baterii přibližně za hodinu. Taková nabíječka pro lithiové baterie nemá druhý stupeň a baterie je připravena k provozu po dokončení prvního stupně. Úroveň nabití bateriového prvku bude 70 procent. Vzhledem k povaze lithiových baterií to však pro ně není kritické.

Fáze nabíjení lithiové baterie

Doporučujeme také přečíst si materiál, který popisuje přestavbu šroubováku na lithiové baterie 18650. Možná se vám to bude v domácnosti hodit.

Ve výše uvedeném grafu můžete vidět tři fáze nabíjení lithiové baterie:

• Zaprvé. Baterií protéká maximální možný nabíjecí proud (1 C). Tato fáze končí, když napětí dosáhne prahové hodnoty;
• Za druhé. Napětí zůstává maximální (4,1–4,2 voltu) a nabíjecí proud se snižuje na 3 procenta původní hodnoty;
• Za třetí. Kompenzační nabíjení během skladování (provádí se přibližně jednou za 20 dní).

Během skladovací fáze není u lithiových baterií možné udržovací nabíjení, protože způsobuje metalizaci Li. Krátkodobé nabíjení konstantním proudem však kompenzuje ztrátu náboje. Takové nabíjení by se mělo provádět, když napětí článku klesne na 4,05 voltu. Proces nabíjení se zastaví při 4,2 voltu.

A ještě jeden důležitý bod. Lithiové články jsou velmi citlivé na přebíjení. I při malém přebíjení začíná na povrchu záporné elektrody metalizace lithia. Lithium je velmi aktivní a interaguje s elektrolytem. V důsledku reakce se na katodě uvolňuje kyslík a tlak se zvyšuje. V důsledku toho může dojít k odtlakování článku, jeho vznícení a dokonce i k explozi.

Kromě toho, pokud je během nabíjení neustále překračován napěťový limit, zkrátí se životnost lithiových baterií. Proto většina lithiových baterií obsahuje kromě samotných článků i ochrannou desku.

Ochranná deska baterie notebooku

Deska ochrany baterií 18650

Deska řídí proces nabíjení a vybíjení článků podle dolní a horní hranice napětí. Teplotní senzory se často používají k vypnutí článků při 90 stupních Celsia. Některé typy baterií mají mechanický ventil, který se otevírá, když tlak uvnitř pouzdra stoupne nad určitou hranici.

Existují výjimky. Například baterie obsahující mangan takovou ochranu nemají. Mangan výrazně brání metalizaci na anodě a tvorbě kyslíku. Proto taková ochrana není nutná.

Toto vše je třeba vzít v úvahu při výběru nabíječky. Pokud nabíjíte lithiovou baterii přímo bez regulátoru, je nutné napětí neustále sledovat. Je však mnohem lepší používat zařízení s automatickým ovládáním nebo nabíjet baterii přes ochrannou desku.

Nabíječky pro různé gadgety

Nabíječky baterií pro chytré telefony

Pokud jste ztratili standardní nabíječku telefonu, pomůže vám „žába“. Jedná se o jedno z nejběžnějších zařízení. Nabíječka dostala své jméno podle svého charakteristického tvaru.

Nabíječka typu žabka

Je velmi snadno ovladatelná. Nabíječka má 2 kontakty s nastavitelnou šířkou: plus a mínus. Musíte je nastavit do polohy vhodné pro nabíjenou baterii. Poté se baterie vloží tak, aby se dotýkala jejích pólů, a zajistí se horní upínací lištou. Při instalaci je samozřejmě nutné dodržet polaritu. Poté se zařízení zasune do zásuvky 220 V a nabíjí se, dokud indikátor neukáže konec procesu.
Zpět k obsahu

Nabíječky baterií 18650

Lithiové články 18650 se používají v baterkách, powerbankách, mobilních startérech do aut atd. Existují pro ně nabíječky, které umožňují nabíjet několik článků najednou. Bateriové články 18650 jsou k dispozici s ochrannou deskou (ovladačem) i bez ní.

Nabíječka pro 18650

Takové nabíječky se vyskytují speciálně pro lithiové články, ale ve většině případů jsou univerzální. To znamená, že mohou nabíjet Li, Ni─Cd, Ni─MH baterie. K tomu mají různé režimy a také možnost regulovat proud a napětí.

Bateriové články 18650 fungují také jako součást baterií do notebooků. Ale abyste je mohli nabíjet samostatně, budete muset baterii rozebrat. Toto se absolutně nehodí pro nepřetržité používání. Domácí metoda byla popsána v článku „Jak nabít baterii notebooku bez notebooku“. Není to ale ani moc pohodlné. Takže pokud se vám napájecí adaptér notebooku porouchá, budete ho muset opravit nebo koupit nový. I když pokud se podíváte ve slevě, pravděpodobně najdete dokovací stanici pro nabíjení baterií notebooků.
Zpět k obsahu

Nabíječky baterií tabletů

Většina moderních tabletů používá lithium-polymerové baterie.

Lithium-polymerová tabletová baterie

Nabíjení odděleně od tabletu je poměrně problematické, ale možné. K tomu můžete použít univerzální nabíječky, jako je iMax. I zde však mohou nastat potíže. Někteří výrobci připojují kontakty baterie k tabletu pájením. To znamená, že je nebudete moci pro nabíjení vyjmout a budete se muset držet kontaktů přímo na tabletu.

Nabíjení univerzální nabíječkou

Většina moderních zařízení používá lithiové baterie. Jsou oblíbené díky své spolehlivosti, schopnosti dlouhodobého autonomního provozu, všestrannosti a kompaktním rozměrům. Instalují se do chytrých telefonů, tabletů, notebooků, domácích i profesionálních zařízení. Pokud lithium-iontové baterie správně nabíjíte, vydrží nejméně 300–400 cyklů nabíjení a vybíjení, moderní modely vydrží 600 takových cyklů.

Typy lithium-iontových baterií

Funkce ovládání

Nejčastěji se takové baterie vyrábějí ve tvaru hranolu nebo válce. Pouzdro baterie je obvykle hliníkové nebo ocelové, aby byla zajištěna ochrana zdroje energie před různým poškozením a dlouhá životnost. Pod pouzdrem se nacházejí elektrody, na kterých se v důsledku chemické reakce hromadí náboj, a také speciální separátory, které zabraňují míchání kapalin, což znamená narušení procesu jejich nabíjení a fungování. Jako katoda se používá jeden z oxidů lithia s přídavkem niklu nebo kobaltu. V některých případech se používají prvky se železem, fosforem nebo manganem. Anoda je vyrobena z grafitu nebo jiné podobné sloučeniny obsahující uhlík.

Lithium-iontové baterie se nabíjejí a vybíjejí podobně jako houpací křeslo. Během doby, kdy je baterie zdrojem energie pro zařízení, se elektrony pohybují ze záporně nabité katody na kladně nabitou anodu. To vede k elektrickému proudu. To zahrnuje extrakci kovu z katody a tvorbu nové sloučeniny na anodě. Během procesu nabíjení lithium-iontových baterií se částice pohybují v opačném směru, což je doprovázeno extrakcí lithia z anody a jeho pohybem ke katodě. Lithiové a grafitové destičky v prizmatických bateriích jsou uspořádány paralelně a mezi nimi jsou umístěny separátory, aby se zabránilo zkratům. Jsou srolovány do role ve válcovém pouzdře.

Jak funguje baterie

Dávejte pozor! Pasy zařízení napájených lithium-iontovými bateriemi uvádějí, že zůstávají funkční při teplotách od -40 do +50 stupňů Celsia. Téměř každý však ví, že taková baterie se při vystavení chladu rychle vybíjí. Baterii byste neměli skladovat na slunci ani v blízkosti topných zařízení, protože to vede ke zkrácení životnosti a zhoršení jejích vlastností.

Kromě nedodržování pravidel skladování mohou být důvody rychlého selhání lithiové baterie nesprávné nabíjení a používání. Během provozu je navíc třeba mít na paměti, že lithium-iontové baterie od různých výrobců se mohou výrazně lišit, takže instalace nestandardních baterií do různých zařízení může vést k nepředvídatelným problémům.

Jak udržet baterii v provozu co nejdéle

K tomu se doporučuje dodržovat některá pravidla:

• Baterii by měly nabíjet pouze zařízeními vybavenými speciálními regulátory, které dokáží včas zastavit proces doplňování kapacity a tím zabránit přehřátí zdroje energie nebo zkratu v něm.
• Pokud je kapacita baterie 10–20 % maxima, měli byste zařízení okamžitě nabít. Časté úplné vybíjení může vést ke zhoršení vlastností baterie.
• Během nabíjení, jakmile zařízení ukazuje, že je baterie 100% nabitá, se doporučuje nechat jej připojené k síti ještě několik hodin, jinak se baterie nabije pouze na 70-80 %.

Důležité! Také se nedoporučuje neustále plně nabíjet baterii. Většina výrobců doporučuje nabíjet baterie na úrovni maximálně 80 %. To je vysvětleno skutečností, že při pravidelném nabíjení dochází na katodách k uvolňování aktivního kyslíku a na anodách se tvoří sedimenty, což společně vytváří riziko selhání baterie a dokonce i požáru. Požáry jsou vzácné, ale při nesprávném používání lithium-iontové baterie lze rozhodně očekávat výrazné snížení životnosti.

Proces nabíjení baterie

Aby zařízení sloužilo dlouhou dobu, je nutné jej pravidelně zcela vybíjet. To je vysvětleno skutečností, že neustálé připojování baterie k síti v době jejího neúplného vybití vede ke změně hodnot minimální úrovně nabití v regulátorech. V důsledku toho zařízení přestane správně určovat kapacitu baterie. V takové situaci by měla být baterie zcela vybita a poté na 8-12 hodin nabíjena. Tím se vynulují hodnoty a obnoví se správnost údajů o úrovni nabití.

Pokud plánujete zařízení delší dobu nepoužívat, doporučuje se jeho konzervaci. K tomu by měla být kapacita baterie ponechána na 30–50 % a samotné zařízení by mělo být umístěno v suché místnosti s teplotou okolo 15 stupňů Celsia. Pokud necháte plně nabitou baterii skladovat, je vysoká pravděpodobnost, že ztratí značnou část své kapacity a její technické vlastnosti se výrazně zhorší.

Další informace. Pokud baterie obsahuje kobalt, musí být takové baterie zlikvidovány zvláštním způsobem, protože tento kov je nebezpečný pro životní prostředí.

Jak správně nabíjet lithium-iontové baterie

Nejdůležitějším požadavkem je používat pouze nabíječky, které jsou uvedeny v návodu. Tím se zabrání dodávce nadměrného napětí nebo proudu, protože to může vést k selhání baterie. Je také nutné kontrolovat správné umístění baterie v nabíječce: plus by měl být na plus, mínus na mínus. Většina zařízení pro nabíjení baterií má indikátory nabíjení, jejichž zelená barva indikuje, že kapacita baterie je doplněna na 100 %.

Existuje několik obecných zásad pro nabíjení lithium-iontové baterie:

• Nedoporučuje se tento typ baterie často zcela vybíjet. Je však nutné tento postup provádět v určitých intervalech, aby se občas resetovaly hodnoty regulátoru (ne více než jednou za čtvrtletí).
• Jakmile kapacita baterie dosáhne 10–20 %, měli byste zahájit proces nabíjení.
• Během skladování baterie se doporučuje udržovat její kapacitu na 50 %, jinak může dojít k výraznému zhoršení výkonu.
• Nedoporučuje se dlouhodobě uchovávat baterii v horké nebo studené místnosti. V prvním případě to může vést ke snížení životnosti, ve druhém k prudkému poklesu kapacity a ukončení provozu zařízení.

Při nabíjení baterie pomocí kabelu USB (dodává se s většinou mobilních zařízení) z počítače existují určité nuance. Tato metoda doplňování kapacity trvá podstatně déle, protože síla proudu je výrazně nižší.

Při nabíjení zařízení v autě je nutné zkontrolovat, zda adaptér splňuje technické specifikace smartphonu nebo tabletu. Zejména musí poskytovat proud alespoň 1 nebo 2 ampéry, jinak se nabíjení nespustí.

Aby tedy baterie v zařízení fungovala co nejdéle, musíte vědět, jak ji nabíjet a jak ji správně používat. Tato pravidla jsou poměrně jednoduchá, ale je nutné je dodržovat. V tomto případě můžete očekávat, že baterie nebude fungovat 400–600 cyklů, ale všech 1500, což znamená, že nebudete muset utrácet peníze za výměnu baterie. Kromě toho byste měli pamatovat na to, že vadné baterie musí být zlikvidovány zvláštním způsobem, aby nepoškozovaly životní prostředí.