Parametre akumulátorov a batérií
Pri batériách je množstvo parametrov, ktoré zásadne ovplyvňujú ich použiteľnosť. Navyše sú často vzájomne prepojené a zmena jedného ovplyvní (a často aj zásadne) iné parametre. A všetky dokopy určujú dĺžku jej možného používania – životnosť. Na webe, a v dátových listoch batérií, nájdete množstvo pojmov a ich vysvetlení. Často sú však značne zložité a zahmlené. Tu sa pokúsim 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. Poďme sa teda na tie zásadne pozrieť.
Článok, akumulátor a batéria
Už tu je vidno, že uskladňovanie elektriny je plné slov, ktoré sa predpokladajú, že každý vie a chápe. V reálnom živote to však tak nie je. K pojmom sa pustím metódou zhora dolu a začnem u batérií.
K tomuto pojmu sa vžilo množstvo významov, ale jeho základný pojem je rad, blok rovnakých predmetov (batéria). A od toho sa odvíja aj zjednodušenie. Správne by sa teda malo nazývať Batéria akumulátorových článkov. Teda ak použijeme pojem batéria, vždy to bude batéria akumulátorových článkov.
Akumulátor je iný pojem, ktorý sa používa. Niektorí jej používajú vo význame jedného článku, iní namiesto batérie. Samotný pojem však vyjadruje iba možnosť akumulovať (uskladniť) elektrinu. Správny pojem by mal byť: Sekundárny elektrochemický článok.
Článok (bunka) – to je základný stavebný prvok, ktorý má kladný a záporný pól (vývod) a pri jeho ďalšom delení už prestane fungovať. Batériu môžme rozdeliť na jednotlivé články. Zväčša už pre pôvodný účel nebude použiteľná, ale každý jej článok bude schopný činnosti.
Fyzikálne (pevne dané) parametre
Toto sú parametre, ktoré vybraný typ má a prosto sa to nezmení počas ich použitia – teda aspoň nie priveľmi. Treba s týmito údajmi rátať pri návrhu, a to je pre životnosť všetko. Medzi tieto parametre patrí: rozmer, hmotnosť, typ pripojovacích svoriek, nutnosť a spôsob údržby, a iné menej používané. Nie je medzi nimi ani jeden elektrický parameter. To preto lebo sú jasné a skutočné prakticky nemenné. Preto “prakticky” lebo napr. hmotnosť sa mierne líši u väčšiny batérií podľa stavu nabitia.
Pri elektrických veličinách však už takáto stabilita neplatí. Napätie, prúd a kapacita batérie má v batériách rôznu hodnotu pri rôznych stavoch – nabíjanie, vybíjanie, dĺžka života a pod. Preto v tejto časti budeme používať pojem nominálny.
Nominálne napätie
To je napätie, ktoré je bežne považované za hodnotu ktorú z máme od batérie očakávať. Pri nabitom stave a pri nabíjaní je napätie vyššie aj v rádu desiatich percent. Pri vybitom stave je napätie podstatne nižšie. Pri poklese pod určitú hodnotu prestane batéria fungovať a skokovo sa napätie zníži na 0 V. Niektoré batérie sa môžu “úplným” vybitím zničiť, niektoré sa dajú znovu nabiť. Napätie je vždy vo Voltoch [V].
Nominálny prúd
Opäť je to prúd, ktorý od plne nabitej a funkčnej batérie môžme očakávať. Skutočný nabíjací a vybíjací prúd môže mať značne rozdielnu hodnotu a veľmi ovplyvňuje činnosť batérie. Tomu sa hovorí C-rate a bude rozobrané ďalej. Prúd je vždy vo Ampéroch [A].
Nominálna kapacita
Reálna kapacita, tak ako v prípade napätia a prúdu, sa môže značne líšiť. Ale na rozdiel od nich je to skutočná maximálna hodnota ktorú môže batéria dosiahnuť. V dátových listoch sa ešte požíva aj využiteľná kapacita. Tá súvisí s pojmom hĺbka vybitia (DoD) a rozoberieme je ďalej. Kapacita batérie by sa mala správne udávať v (kilo)Watthodinách – [kWh (Wh)]. Často je však udávaná v [Ah] – Ampérhodinách, keď sa predpokladá, že sa vie (alebo sa napíše) pri akom nominálnom napätí. Po vynásobení Ah a napätia dostanete kapacitu v Watthodinách.
Parametre prevádzkové
Práca a životnosť batérie závisí na tom ako sa používa. Na definovanie spôsobu použitia sa zaviedli pojmy: Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rate, Hĺbka vybitia – DoD, Počet nabíjacích cyklov, samotná definícia Nabíjacieho cyklusu, Stav nabitia – SoC. Všetky tieto údaje sú do značnej miery závislé a ich pochopenie a správne využívanie môže značne zvýšiť životnosť batérie. Nie sú to jediné kľúčové podmienky používania. Patrí sem napr. aj pracovná a uskladňovacia teplota a možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave.
Teraz sa pozriem na tie, ktoré svojím správaním voči batérii, môžte ovplyvniť tak, že vám poslúži lepšie a dlhšie (alebo horšie a kratšie ak ju nemáte “radi”).
V časti som definoval nominálne napätie, prúd a kapacitu. Sú to “papierové” hodnoty, ktoré sa však v realite menia v závislosti od rôznych režimov práce: nabíjanie, vybíjanie, alebo aj stavom počas životnosti batérie: stav nezapojený do obvodu (záťaže), skladovanie a pod. ale aj od vonkajších okolností – najmä teploty.
Model batérie
Pre mnohých (vrátane mňa) si je ťažšie parametre batérií “predstaviť” vo fyzických, viditeľných pojmoch. Elektrinu nevidno a “chytať” rukou ju neradno. Pri nízkych hodnotách (napätia a/alebo prúdu) ju moc necítiť a pri vyšších hodnotách to môže byť posledná vec čo ucítite. Preto sa vymysleli voltmetre a ampérmetre. Preto si treba batériu treba predstaviť ako niečo iné. A tu sa hodí zrovnanie s iným druhom akumulátoru – nádrž na vodu (kvapalinu).
Batéria je v tomto prípade vlastne nádrž na vodu. Nabíjanie predstavuje otvor s pripojenou hadicou na vrchu nádrže, vybíjanie je otvor v spodku batérie. Oba majú samozrejme ventil, takže v prípade, že sa nenabíja (nevybíja) tak sú ventily zavreté. Aby mal model zmysel tak na nabíjanie a vybíjanie použijeme otvor predstavujúci 10 % výšky batérie. A potom napätie predstavuje tlak vody v batérii. čím viac je nádrž plná, tým väčší tlak (napätie) pôsobí na vybíjaci otvor. Prúd akým sa nabíja a vybíja je v našom prípade skutočný vodný prúd – rýchlosť s akou sa voda do nádrže voda leje. Jednoducho predstaviteľné – 1 l/h naplní 100 l nádrž za 100 hodín. Ak chceme nádrž naplniť rýchlejšie musíme zvýšiť rýchlosť vody – napr. 10 l/h. Čas naplnenia nádrže sa skráti na desatinu (10 hodín).
Batéria (nádrž) je uzavretá, takže sa z nej voda nevyleje, ani sa neodparuje. Na vrchu niektorých typov batérií je, tak ako v prípade našej nádrže. potreba mať ventil, lebo v procese nabíjania a vybíjania chemická reakcia zvyšuje tlak v batériách. V našom príklade je v čiastočne naplnenej nádrži vzduch. Pri vybíjaní sa musí zvyšná časť nádrže plniť vzduchom, pri nabíjaní sa zasa vzduch musí z nádrže vypustiť. Čím rýchlejšie sa nádrž napúšťa, tým lepší musí ventil byť.
Kapacita batérie
Kapacita batérie by sa mala správne udávať v (kilo)Watthodinách – [kWh (Wh)]. Často je však udávaná v [Ah] – Ampérhodinách, keď sa predpokladá, že sa vie (alebo sa napíše) pri akom nominálnom napätí. Po vynásobení Ah a napätia dostanete kapacitu v Watthodinách. V našom príklade má nádrž kapacitu v litroch – 100 l. To je nominálna kapacita batérie.
Nádrž má však tú necnosť, že sa na jej stenách usádza vodný kameň, na dne sa usádzajú nečistoty, ktoré prišli s vodou a steny postupne korodujú. Toto všetko zmenšuje nominálnu kapacitu a po niekoľkých rokoch už nádrž nemá svoju nominálnu kapacitu, ale postupne sa zmenšuje. Samozrejme niektoré usadeniny vieme z nádrže vypláchnuť rýchlym vypustením a opätovným napustením (vybitie a nabitie). Avšak na niektoré usadeniny to nebude mať vplyv.
Hĺbka vybitia – DoD
Toto je jeden zo “zákerných” parametrov, ktorý som si nevedel vysvetliť. Ale je vlastne jednoduchý. Niektoré nádrže sa prosto nesmú vypustiť úplne. Musí v nich niečo zostať tak, aby sa systém nezrútil a vedel fungovať. V závislosti od technológie batérie sa aj hĺbka možného a fyzicky maximálne možného vybitia značne líši.
Iným príkladom DoD v reálnom živote je minimálny zostatok na bankovom účte. Často to je okolo 20 €. A darmo že na účte máte napr. 100 € – bankomat vám dá iba 80 €. V tomto prípade je “hĺbka vybitia” iba 80 %.
Navyše u niektorých typov nemá DoD ostrú hranicu. Niektoré typy vieme vybiť opakovane na 100%. Iné potrebujú zostať nabité aspoň na 20 % aby vedeli ďalej fungovať. U niektorých sa životnosť predlžuje ak sa vybíjajú “len” trochu. Pri DoD si treba uvedomiť, že aj tento parameter má viac využití (vysvetlení). Môžme hovoriť o dosiahnuteľnej hĺbke vybitia, za touto hranicou hrozí nenávratné poškodenie batérie. Ale ešte je aj rozumne využiteľná hĺbka vybitia. To je parameter značne zviazaný so životnosťou batérie. A zasa – u rôznych technológií sú tieto parametre rôzne nastavené. U kyselino-olovenej (lead-acid, ďalej pre jednoduchosť prosto olovená) batérie je dosiahnuteľné DoD na úrovni 80 %. Avšak využiteľné DoD sa pohybuje v rozmedzí medzi 40 až 50 %. Pri hlbšom vybíjaní sa batéria nezničí, len sa prudko znižuje jej životnosť (viac v príslušnom parametri). U Li-ion a LiFePo4 sú tieto hranice v podstate rovnaké.
O to koľko v batérii (v našom modeli nádrži) zostane sa musí postarať obsluha – volá sa Battery Management System (BMS).
Battery Management System (BMS)
Viaceré “klasické” typy batérií sú vlastne len obyčajné nádrže a stráženie parametrov je ponechané na vonkajšiu “obsluhu”. Takéto batérie budem pre tento článok nazývať “hlúpe“. Do olovenej batérie sa musí nabíjačka (obsluha) rozhodnúť akým prúdom bude nabíjať, to isté platí aj o vybíjaní – vypúšťaní. Je to na vonkajšej obsluhe akou rýchlosťou vypúšťa vodu (vybíja) a koľko z nádrže vody vypustí. Obsluha má pri sebe návod s upozornením, že pokiaľ vypustí priveľa vody, nádrž môže prestať fungovať. Ale vonkajšia obsluha môže zaspať a potom sa nádrž sa vypustí úplne. Keď hlúpu batériu skratujete, ona sa prosto vybije maximálnym možným prúdom a vybije sa úplne – zničí sa. V našom prípade je skrat niečo ako keby sa jedna stena nádrže otvorila. Voda sa nenávratne stratí a stena sa už nezatvorí. Bez vonkajšej obsluhy to nádrž ale ani nevie, že je vybitá a zničená. To je prosto vec obsluhy. Medzi tieto typy patria všetky klasické batérie založené na kyseline a olove – autobatérie, AGM, gélové, ale aj napr. LiFePo4.
Iné druhy batérií sa dodávajú aj obsluhou (BMS) – ale je to len základná obsluha, ktorá nedovolí prekročiť medzné parametre. Takýto typ batérií si treba predstaviť ako nádrž ešte v jednom obale. Vo vzniknutom priestore je “obsluha”, ktorá kontroluje viaceré parametre. V prípade, že nádrži hrozí poškodenie – prekročenie medzných parametrov – batériu prosto odpojí od vonkajšieho sveta, tak aby ju chránilo. Prakticky všetky Li-ion batérie musia mať nejaký BMS zabudovaný, nakoľko pri prekročení medzných parametrov hrozí nielen samotné poškodenie batérie, ale poškodenie s vonkajším (katastrofickým) efektom – výbuch, alebo oheň.
Využiteľná kapacita batérie
Ako vidno z predchádzajúceho odseku, tak skutočná využiteľná kapacita sa líši od typu batérie. Pri návrhu systému s batériou je toto ďaleko podstatnejší parameter ako nominálna kapacita. Nominálnu kapacitu potrebujete maximálne tak pre administratívne účely (udáva sa napr. pri podpore Zelená domácnostiam), ale pri plánovaní nasadenia vám je tento parameter nanič. Potrebujete vedieť koľko skutočne môžte energie využiť. Tomuto parametru sa hovorí “Využiteľná kapacita batérie“.
V niektorých údajových listoch takýto parameter aj nájdete. Najmä u takých, ktoré majú zabudované pokročilé BMS. Napr. väčšina Li-ion batérií majú povolenú a využiteľnú hĺbku vybitia 80 % a teda môžte rátať s tým, že skutočne aj tých 80 % z batérie zakaždým dostanete. Avšak pri olove je rozumné plánovať využiteľnú kapacitu menej ako 50 %. Pre dosiahnutie dobrej životnosti dokonca iba na 33 % nominálnej. Inými slovami, aby ste dosiahli 10 kWh uskladňovacej kapacity batérie potrebujete inštalovať trikrát viac batérií – 30 kWh. A to už predstavuje značné zväčšenie priestoru a investícií.
Počet nabíjacích cyklov, Nabíjací cyklus, Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rate, Stav nabitia – SoC, Pracovná a uskladňovacia teplota, Možnosť a dĺžka byť v nenabitom stave a Samovybíjanie.
Čo je to Nabíjací cyklus
Vo väčšine diskusií o tom ako batérie dlho vydržia, aká je ich skutočná cena uskladnenej energie a podobne, sa operuje s pojmom počet nabíjacích cyklov. Kým sa však k tomuto pojmu dostanem tak je potrebné zadefinovať čo to vlastne nabíjací cyklus je. Bežne jeho definíciu nenájdete v žiadnom dataliste akejkoľvek batérie a pritom sa na ich počet každý odvoláva. Na posledných niekoľkých výstavách Intersolar (ale nie len tam) som prakticky každého, kto mal batérie na stánku, “obťažoval” otázkou na definíciu nabíjacieho cyklu. Všetci výrobcovia a väčšina distribútorov a predajcov sa zhodli. Tí čo mali iný názor v podstate žiaden nemali a ich vysvetlenie sa dá zhrnúť do jedného slova “neviem”.
Čo je to teda nabíjací cyklus? V rozumnom čase je to vlastne jedno úplné vybitie a jedno úplné nabitie. Najskôr poďme k detailu jedno úplne (nabitie/vybitie) – môže to byť aj prerušené. A hlavne je to použitie celej využiteľnej kapacity batérie. Podstatné je slovo využiteľnej. A nakoľko sa jedná aj o prerušované vybitie/nabitie, preto je tam podmienka v rozumnom čase. U väčšiny bežných batérií sa tento interval pohybuje niekde medzi jedným až viacerými dňami.
A teraz som u toho upozornenia z dnešného úvodu. Definovať nabíjací cyklus je závislé na type batérie v tom, že je potreba brať do úvahy aj iné parametre, najmä: samovybíjanie, možnosť byť v nenabitom stave (napr. olovené batérie) alebo maximálne nabíjacie napätie. Pre zjednodušenie však použijeme vyššie napísanú definíciu. V našom modeli teda je to vypustenie nádrže až po hranicu DoD a jej opätovné napustenie nádrže na maximum.
Počet nabíjacích cyklov
Samotný pojem počet nabíjacích cyklov je jednoduché číslo. Bežne sa pohybuje v niekoľkých stovkách až po niekoľko tisíc. Čo je však na počte nabíjacích cyklov veľmi dôležité je jeho závislosť na DoD – hĺbke vybitia, alebo iných parametroch: rýchlosť nabíjania/vybíjania C-rate a maximálna veľkosť nabíjacieho napätia.
V prípade olovených batérii sa ako hlavný ovplyvňujúci parameter používa DoD. A počet je značne nelineárne závislý.
Zdroj. bestbatteries.co.nz
Jedny z najlepších olovených batérii Trojan majú počet cyklov pod 1000 keď sa vybíjajú pod 65 až 75%. Avšak ak využijeme len do 20 % energie stúpne počet nabíjacích cyklov na viac ako 3000. Pri množstve iných výrobcov batérií sú tie rozdiely ešte väčšie. Pri DoD do 20 % (použijeme teda iba pätinu kapacity) je počet cyklov aj 5000, avšak pri DoD 75 % (3/4 využiteľnej kapacity) sa počet cyklov prepadne pod 500.
Iné vyjadrenie možno vidieť na nasledujúcom obrázku. Čtyri druhy olovených batérií štartovacie (Car), bezúdržbové (sealed), solárne (Solar-low antimony) a stacionárne (Stationary). Kde graf je teraz naopak a vyjadruje závislosť očakávaného DoD na požadovanom počte nabíjecích cyklov.
Zdroj: howtopedia.org Cycle life verses depth of charge for several types of lead-acid batteryU značnej časti dostupných Li-ion batérií sa takáto zmena počtu nabíjacích cyklov s hĺbkou vybitia neprejavuje a často býva definované, napr. že pri 1C (vysvetlenie viď nižšie) je počas 500 nabíjacích cyklov pri zachovaní 80 % nominálnej kapacity.Bežne dostupné Li-ion batériové sety, od slušných výrobcov, majú počet nabíjacích cyklov pri zachovaní 95 % nominálnej kapacity cez 5000. To však už treba brať do úvahy, že sú to opravdu batérie s pokročilým BMZ a vyššou kapacitou . jednotky a viac kWh).
Rýchlosť nabíjania a vybíjania – C-rate
C-rate je jeden z najkľúčovejších parametrov pri batériách. Určuje ako rýchlo vieme uskladnenú energiu z batérie použiť a koľko času nám zaberie jej opätovné nabitie. Vo všeobecnosti sú tieto rýchlosti v maximálných rozmeroch podobné, ale uvádzajú sa ako samostatné parametre. Avšak ak neuvediem inak, tak budem C-rate používať pre oba procesy. Označuje sa ako C-rate. C od anglického slova Current a Capacity. Ako základná rýchlosť (čas vybitia) sa používa 1C. Tzn. za 1 hodinu by sme vedeli použiť celú kapacitu batérie (nominálnu). 10 kWh batéria je teda schopná dať počas hodiny dodávať (teoreticky) 10 kW elektriny. Ak je uvedená kapacita v Ah, tak za 1 hodinu vieme vybiť/nabiť celú batériu – 100 Ah (nominálnych) batériu vybíjame/nabíjame konštantným prúdom 100 A.
Ak však berieme do úvahy aj ostatné parametre, tak už samotné 1C nie je prakticky dosiahnuteľné, lebo pri DoD 50 % vieme vyčerpať iba polovinu nominálnej kapacity. A teda vybíjanie pri 1C (100 A z 100 Ah batérie) nás dostane do povoleného stavu vybitia už za pol hodiny.
Pre štandardné použitie sa používa označenie xC alebo Cx, kde x je číslo vybíjacej “rýchlosti. Ak má batéria parameter 2C znamená to, že sa dá vybiť dvakrát rýchlejšie ako je jej kapacita. 2C – nominálna kapacita sa použije za 0,5 hodiny. Z batérie potečie dvojnásobne väčší prúd ako je jej kapacita v Ah. Naopak C2 (často označované aj 0,5C) znamená, že sa kapacita minie až za dve hodiny. Z batérie potečie polovičný prúd ako je jej nominálna kapacita v Ah. Väčšina olovených batérií požíva C10 (alebo 0,1C) – vybíjanie na úrovni 10% nominálnej kapacity. Teda teoreticky vie poskytovať energiu počas 10 hodín prevádzky.
Štandardné batérie pre použitie v OZE (pre ostrovné systémy) majú maximálne C-rate na úrovni 1C, ale to neznamená, že tak pracujú po celý čas. Zvyčajne sa používa C6 alebo C10.
V použitom modeli z predchádzajúcej časti dokonca používam C100 (0,01C) kedže kapacita je 100 l a voda nateká rýchlosťou 1 l/h.
V tomto modeli je možné si aj predstaviť zvyšovanie C-rate, ale aj jeho dôsledky. Pri rovnakom fyzickom usporiadaní ak by sme chceli dosiahnuť 1C, musela by voda už tiecť stonásobnou rýchlosťou – 100 l/h.
Výstupný (nabíjací) výkon batérie
S C-rate úzko súvisí výkon, ktorý je batéria schopná dodávať. Alebo ktorým môže byť nabíjaná. Najmä u väčších batérií (100 kWh a viac) alebo Redoxových batérií sa namiesto C-rate používa skôr parameter maximálny použiteľný výkon a celková kapacita batérie. Potom sa udáva napr. 60 kW/300 kWh. Znamená to, že batéria je schopná svoju kapacitu 300 kWh dodávať výkonom max. 60 kW. Z toho je teda jasné, že C-rate je v tomto prípade C5.
Stav nabitia – SoC
Tento parameter patrí k tým jednoduchším. Je to aktuálna skutočná hĺbka vybitia/nabitia. DoD hovorilo o všeobecne dosiahnuteľnom a využiteľnom objeme energie. SoC je stav pri jednom cykle. Na rozdiel od DoD však sa tento parameter odvodzuje o úplného nabitia – SoC 100 % je úplné nabitie. DoD 100 % však znamená, že môžte vybiť úplne a teda dosiahnuť SoC 0 %.
SoC by sa mala pohybovať v medziach (100 % – DoD). Napr. pri olove, kde sa DoD majiteľ rozhodol riešiť pre vysokú počet nabíjacích cyklov, na úrovni do 30 %, by teda SoC malo byť v medziach 70 % až 100 %. Pri Li-ion a DoD 80 % sa teda SoC bude pohybovať od 20 % do 100 %.
Samovybíjanie
Bohužiaľ na rozdiel od uzavretej nádrže, ktorú vieme vyrobiť prakticky 100 % tesnú a voda v nej môže vydržať milióny rokov bez “zmeny”, tak batéria sa takto tesná nedá vyrobiť. V závislosti na technológii sa prosto elektrina (v modeli voda) prosto stráca. Hodnota samovybíjania sa pohybuje od jednotiek percent za rok (redoxové batérie, primárne chemické články) až po desiatky percent a aj v kratšom čase ako rok. Túto hodnotu treba brať do úvahy v návrhu systému. Opätovne – dá sa ovplyvniť vonkajšími podmienkami, ale nedá sa samovybíjanie zastaviť.
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.
Pripomienky a dotazy sú vítané v komentároch pod týmto
