mrpear.net logo osobní web jednoho ajťáka
► ČESKY | ENGLISH |
twitter icon twitter icon google plus icon flickr icon 500px icon linkedin icon

Nabíjecí baterie (akumulátory) - typy (NiMH, NiCd, NiZn, Li-ion, Li-pol), chemie, jak vybrat a koupit

V minulých dílech seriálu jsme si představili základní rozdělení baterií či akumulátorů a představili jsme si také první velkou skupinu primárních (nenabíjecích, jednorázových) článků. Nyní je čas představit si druhou, ještě větší, skupinu a to akumulátory, neboli baterie (články) sloužící k opakovanému uložení elektrické energie. Jednoduše jim říkáme nabíjecí baterky. Jaké je je jejich základní rozdělení a co která technologie (chemie) umí a naopak neumí? O tom si napíšeme v tomto příspěvku.
Akumulátorem rozumíme takovou baterii nebo článek, který lze nabít elektrickou energií a následně vybít do zátěže s tím, že tento proces lze provádět opakovaně. Každé nabití a vybití představuje jeden cyklus a životnost dnes běžně používaných akumulátorů se pohybuje řádově ve stovkách těchto cyklů. Výhoda akumulátoru oproti primárnímu článku je tedy zřejmá, jeden akumulátor nám zjednodušeně dokáže nahradit stovky primárních článků a to za zlomek ceny.
Troufnu si říct, že v dnešní době se s akumulátory setkáváme mnohem více, než s primárními články. Podívejte se kolem sebe na to množství mobilních telefonů a notebooků či záložních zdrojů — všude tam najdeme akumulátor, který je připraven dodat energii v sobě nashromážděnou a opakovaně si ji opět načerpat, jakmile máme k dispozici elektrickou zásuvku. Také v domácnosti jsou již jednorázové primární články velikostí AA či AAA (tužkové, mikrotužkové) běžně nahrazovány nabíjecími akumulátory typu NiMH.
V následujícím textu se budeme věnovat pouze elektrochemickým akumulátorům, tedy těm, které využívají chemické procesy probíhající během vybíjení či naopak nabíjení článku — dochází tedy k přeměně elektrické energie na energii chemickou a naopak.
Akumulátory si v tomto příspěvku rozdělíme především dle použité chemie a představíme si celkem pět druhů akumulátorů (olověný, NiCd, NiMH (LSD), NiZn a Li-ion). Popíšeme si vždy výhody a nevýhody a podíváme se na základní parametry, jako jsou jmenovité napětí článku či hustota energie, což je množství energie, které je článek určité velikosti schopen pojmout.
Po přečtení tohoto příspěvku by nám mělo být jasné, proč máme v autě olověný akumulátor, proč se ve spotřební elektronice setkáváme především s Li-ion články a proč dnes koupíme nabíjecí AA či AAA monočlánky výhradně jako NiMH (Nikl metal-hydridové). Také budeme mít přehled o dalších chemiích, které ale nejsou zase tak běžně rozšířené.

Dělení akumulátorů podle použité chemie

Použitá chemie má u akumulátoru ale i obecně (tedy i u primárních článků) vliv na tři základní věci, které jsou:
  • hustota uložené energie
  • nominální napětí článku
  • stabilita článku (počet cyklů, životnost, ...)

Hustota energie

Hustota energie nám udává, kolik energie můžeme do článku jednotkové velikosti (objemu) uložit. Čím větší hustota energie, tím samozřejmě lépe. Následující příklady shrnují hustotu energie nejčastěji využívané chemie v praxi (watt hodin na litr)*:
* Informace o hustotě energie jsem čerpal z wikipedie.
Pro srovnání: Alkalický článek (primární): 250-434 Wh/L.
Hustota energie se také někdy udává ve Wh/kg (watt hodin na kilogram). Wh/kg nám udává, kolik bude výsledný článek (baterie) vážit, zatímco Wh/L nám udává, jak bude článek (baterie) prostorově náročný.
Jak je patrné, Li-ion články mají téměř dvojnásobnou hustotu energie oproti NiMH a vůbec jednu z největších hodnot hustoty energie ze všech běžně dostupných a využívaných typů akumulátorů. To je jeden z hlavních důvodů, proč se s nimi setkáváme ve velké míře ve spotřební elektronice (telefony, notebooky), protože to výrobcům umožňuje vyrábět menší a lehčí baterie a využívají toho i přes mírně vyšší výrobní cenu Li-ion článků.
Proč se ale nevyužívají jako náhrada primárních alkalických (AA, AAA) článků? Na to nám odpoví další důležitý parametr a to je nominální napětí článku.

Nominální napětí článku

Nominální napětí článku je ještě důležitější parametr. Nebudeme se pouštět do hlubších teoretických výkladů toho, co je elektrické napětí a uvedeme si raději hned několik příkladů nominálního napětí článků vybraných typů: Pro srovnání: Alkalický článek (primární): 1.50V/článek.
Ačkoliv má Li-ion ve srovnání s NiMH dvojnásobnou hustotu energie, jeho vyšší napětí (3,60V) neumožňuje využít tyto články jako náhradu primárních článků s napětím 1,5V (AA, AAA, ...), proto toto místo zaujímají především NiMH (Nickel-metal hydride) články s velmi blízkým napětím o hodnotě 1,2V.

Napětí článku vs napětí baterie

Do celkového napětí baterie nám vstupuje sériové zapojení více článků za sebou, kdy se celkové napětí jednoduše sčítá. Pokud tedy do série zapojíme tři NiMH články, dostaneme baterii s napětím 3.60V, pokud do série zapojíme tři Li-ion články, získáme baterii o napětí 10,8V, což je typické napětí baterií používaných pro notebooky (jsou většinou tří nebo šesti článkové).

1,2V vs. 1,5V (NiMH (NiCd) vs. primární články)

Pokud se bavíme o napětí článku, musíme se zastavit u rozdílu napětí nabíjecích (především NiMH) a primární (především alkalických) článků. Bavíme se o rozdílu napětí mezi 1,2V (NiMH) a 1,5V (primární články). Můžeme se totiž setkat s názorem, že nižší napětí NiMH článků může způsobovat problémy v zařízeních, která jsou stavěná na primární alkalické 1,5V články.
Hned na úvod si musíme ujasnit zásadní pojem: udávaná hodnota 1,5V, resp. 1.2V je totiž nominální napětí. Výraz nominální nám říká, že se jedná o jakousi přiřazenou hodnotu napětí. Přiřazenou? Co to znamená? Vysvětlíme opět na příkladech.
Plně nabitý (nový) primární alkalický článek má napětí naprázdno (bez zátěže) 1,65V, které ale po připojení zátěže okamžitě klesá a to jak v důsledku samotné zátěže, tak v důsledku vybíjení článku. Čím větší zátěž zapojíme, tím více napětí klesne. Postupným vybíjením článku napětí článku klesá také, u alkalické baterie téměř lineárně a to až po hodnotu 1,0V, resp. 0.9V; při takto nízké hodnotě napětí je článek zcela vybit a jeho napětí následně dramaticky klesne a není jej už možné využít jako zdroj elektrické energie.
Pokud jste snad někdy přemýšleli nad tím, jak vaše oblíbené zařízení pozná zbývající energii článků, tak je to právě podle jejich klesajícího napětí.
Zdravý a plně nabitý NiMH článek má napětí naprázdno 1,40-1,45V (záleží na způsobu jeho předchozího nabíjení). Stejně jako u alkalického článku začne klesat jeho napětí ihned po připojení zátěže a v důsledku jeho vybíjení. Jeho křivka vybíjení se ale od alkalického článku výrazně liší, není lineární a ačkoliv na začátku dochází k výraznějšímu poklesu napětí až k 1,2V, následuje relativně stabilní období, kdy si článek drží téměř konstantní napětí a jeho napětí jen mírně klesá pod hodnotu 1,2V. Až ke konci kapacity pak, stejně jako u alkalického článku, dojde k výraznějšímu poklesu napětí a po dosažení hranice 1,0V, resp. 0,9V mluvíme o zcela vybitém článku.
Více než tisíc slov řekne jeden graf. Následující graf proto znázorňuje zjednodušeně vybíjecí křivky primárního alkalického článku a NiMH akumulátoru (průběh grafu odpovídá zátěži zhruba 250mA, při vyšší zátěži dochází k rychlejšímu poklesu napětí a to u obou typů článků). Pro zvětšení grafu na něj stačí kliknout...
Alkaline_vs_NiMh_discharge_curve
Nominální hodnota napětí nám tedy nic moc neříká, protože jak vidíme, tak skutečné napětí článku se mění v závislosti na zbývající kapacitě článku (a navíc také v závislosti na velikosti zátěže, to v grafu neřešíme). A při pohledu na graf je patrné, že dříve či později se hodnota napětí alkalického i NiMH článku potká a naopak NiMH článek své napětí drží okolo 1,2V delší dobu.
Pokud jste snad někdy přemýšleli, proč vaše oblíbené zařízení zobrazuje stav nabití NiMH článků spíše jako vybité (30-50%) a to skoro po celou dobu jejich fungování, tak je to právě díky jejich křivce vybíjení, která nám ukázala, že drží stejné napětí téměř po celou dobu jejich kapacity. V podstatě tak nelze dle napětí článku zjistit míru jejich vybití.
Pokud bychom tedy přijali teorii, že nabíjecí NiMH články mohou způsobovat problémy v zařízeních, která s nimi nemusí pracovat správně, tak bychom museli zároveň připustit, že tato zařízení nejsou schopna využít veškerou energii primárních (alkalických) článků, jelikož jejich napětí klesá na úroveň 1.20V cca kolem poloviny jejich kapacity.
A jak to tedy v praxi funguje? Pokud se bavíme o zařízení, které má pracovat s jedním článkem o nominálním napětí 1,5V, musí být schopno pracovat se vstupním napětím v rozsahu 1,65V-1,0V, lépe pak až po 0,9V. Pokud by tomu tak nebylo, znamená to, že zařízení není schopno využít veškerou energii článku a bude považovat článek předčasně za vybitý. A pokud je schopno pracovat v uvedeném rozsahu napětí, pak nemůže mít problém pracovat s NiMH články, které mají nominální napětí 1,2V a skutečné napětí se pohybuje v rozmezí 1,4V-0,9V.

Dělení dle velikosti článku

Krátce se v této obecné části o akumulátorech zastavím i u velikosti článků.

Thick vs. thin AA/AAA

Mezi nejčastěji rozšířené rozměry akumulátorů běžně používaných patří monočlánky velikosti AA, resp. AAA. V této kategorii NiMH články přímo nahrazují primární alkalické články stejné velikosti.
Tady bych rád zmínil jednu zajímavost: v praxi bývají NiMH články mírně tlustší než primární alkalické a můžeme mít problém vměstnat je do některých zařízení. Někdy se proto setkáme s pojmem tlusté (thick) vs. tenké (thin) NiMH.
Normy specifikují průměr AA článku v rozmezí 13,5 až 14,5mm. Někteří výrobci zařízení ale dávají prostor pouze pro články do velikosti cca 14mm, což je de facto průměr alkalických článků, oproti tomu ale NiMH mívají průměr až 14,3mm a věřte, že tři desetinky milimetru bývají dost často neřešitelný rozdíl velikosti.
Naštěstí se dají najít i thin NiMH AA články, našel jsem je například v Ikea, konkrétně se jedná o nabíjecí baterky s názvem LADDA. Jsou dokonce LSD (low self discharge, viz níže), prodávají se za cenu lepších alkalických (primárních) článků a průměr mají 14,1mm. Můžete si k ním koupit i nabíječku LADDA pro 4xAA/AAA.

Li-ion 14500 vs. AA

Pokud se bavíme o AA článcích a jejich rozměrech, musíme zmínit Li-ion akumulátor s označením 14500. Jedná se totiž o článek fyzicky shodné velikosti, jakou má AA monočlánek.
Problém nastává při záměně těchto článků, protože 14500 (Li-ion) má napětí 3,6V a AA (NiMH, alkalický, ...) má napětí "jen" 1,2V, resp. 1,5V. Vyšší napětí Li-ion článku spolehlivě spálí jakékoliv zařízení, které očekává napětí do 1,5V. Proto se také Li-ion články této velikosti neoznačují jako AA, ale zavedeným značením pro Li-ion (14500, kde 14 značí průměr článku v mm, 500 délku článku mm/10, konkrétně u Li-ion článku 14500 je to přesně 14x50mm, resp. 14x53mm v případě, že obsahují ochranný obvod (viz níže)).
Pro doplnění ještě další příklady shodných rozměrů: Li-ion 10440 = přesně AAA (10x44), Li-ion 25500 = zhruba C (24,3×49,2), Li-ion 32600 = zhruba D (32×61,9).

Flat top vs Button top články

S výrazem "flat top" či "button top" se setkáme nejčastěji u Li-ion článků, nicméně můžeme se s ním setkat i u ostatních článků jako například článků velikosti AA. Flat top články nemají knoflík na horní (kladné +) části článku a místo toho mají jen takovou placku. Šetří se tím trošku místo (článek je skutečně o pár desetin mm kratší) a lépe se na tyto placky pájí kontakty. Flat top by teoreticky neměly být k dispozici v běžném prodeji, zvyšuje se u nich totiž riziko záměny polarity. Pokud rozebereme baterii našeho notebooku, nalezmene tam zcela jistě flat top Li-ion články velikosti 18650. Button top jsou naopak články s knoflíkem, které známe z běžné praxe.
flat_top_vs_button_top_18650

Olověný (Lead acid) akumulátor

V podrobnějším popisu typů akumulátorů začneme olověnými akumulátory, které mají své typické využití v automobilech či UPS (záložní zdroje).
Lead = olovo, Acid = kyselina. Akumulátor s elektrodami na bázi olova, jehož elektrolytem je kyselina sírová H2SO4.
Hlavní výhodou olověných akumulátorů je schopnost poskytnout rázové vysoké proudy, typickým příkladem je start automobilu, a především jejich spolehlivost a vytrvalost. Ve srovnání s ostatními typy akumulátorů dokáží sloužit několik let (5 i více) a to i v nepříznivých podmínkách (jako např. nízké teploty). Životnost se uvádí také v rozmezí 500-800 nabíjecích cyklů.
Olověný akumulátor snese mírné přebíjení, ale pozor, dlouhodobé přebíjení má za následek zvýšenou přeměnu elektrolytu na plyn — sulfan (sirovodík), H2S — což je prudce jedovatý plyn a není dobré si s ním tedy zahrávat! Opatrní musíme být i na tzv. uzavřené olověné akumulátory (SLA, Sealed Lead Acid, to jsou ty bez přímého přístupu k elektrolytu přes šroubovací vršky), při jejich dlouhodobém přebíjení může dojít i k fyzickému poškození (deformaci) baterie či dokonce explozi (záleží na samotné konstrukci baterie).
Pokud necháme olověný akumulátor delší dobu vybitý, řádově stačí několik dnů, tak na jeho elektrodách dochází k tzv. sulfataci, která výrazně snižuje jeho kapacitu. Proto poté, co je olověný akumulátor používán, je potřeba ho co nejdříve dobít.
Mezi další nevýhody patří vyšší hmotnost baterie, protože až 60 procent hmotnosti baterie jde na vrub použitému olovu. Nejedná se tedy o žádnou lehce přenosnou baterii.
Nominální napětí článku olověného akumulátoru je 2,1V, plně vybitý olověný akumulátor má napětí naprázdno 1,95V. Nejčastěji se setkáme s olověnou baterií s napětím 6V, 12V či 24V.

Li-ion (Lithium-ion)

Lithium iontové články se díky svým vlastnostem používají hojně ve spotřební elektronice.
Pozor: neplést s lithiovými články, mají sice podobné nominální napětí (3,7V), ale jsou primární (nenabíjecí). Psali jsme si o nich v Primární články (baterie) - dělení, vlastnosti a jak správně koupit.
Mezi hlavní výhody Li-ion patří vysoká hustota energie, nízká úroveň samovybíjení a žádný paměťový efekt. Vhodně sestavené Li-ion baterie dokáží dodávat i velmi vysoké proudy, což se hodí pro náročná zařízení typu ruční vrtačky atd.
Díky vyššímu nominálnímu napětí článku (3,6V) může zařízení vyžadující vyšší napětí pracovat s méně články místo např. baterie složené z více NiMH článků. Dnešní chytré telefony běžně pracují pouze s jednočlánkovou Li-ion "baterií". Plně nabitý Li-ion článek má napětí 4,2V.
Li-ion články jsou velmi citlivé na hluboké vybití (přílišné vybití pod určitou mez). Pokud jejich napětí klesne pod hodnotu 2,4V, dochází k nevratnému poškození článku. Pokud napětí dále klesne až pod hodnotu 2,0V, stane se článek skutečně nebezpečným, protože díky procesům uvnitř článku může dojít k jeho vnitřnímu zkratu. Problém je v tom, že tento vnitřní zkrat se může projevit až po opětovném nabití článku a takový zkrat rovná se jisté explozi článku.
Aby k vybíjení pod únosnou hodnotu nedocházelo, jsou často Li-ion články (nebo celé baterie) vybaveny tzv. ochranným obvodem (protection circuit), který vyřadí článek z provozu při dosažení hraničního napětí a znovu jej aktivuje až po jeho opětovném dobití.
Nejčastěji se tedy s Li-ion články setkáme ve spotřební elektronice, lze je ale pořídit i jako samostatné monočlánky. Nejrozšířenějším je zřejmě monočlánek velikosti 18650, který mimochodem naleznete v bateriích notebooků a také se hojně využívají pro ruční svítilny. Li-ion 14500 je pak velikostně shodný s AA monočlánkem, má ale vyšší napětí, proto pozor na záměnu!

Životnost Li-ion

Životnost Li-ion článku je v průměru 500 až 1000 cyklů. Pokud tedy máme Li-ion akumulátor v mobilním telefonu, který nabíjíme denně, nelze předpokládat životnost baterie déle než tři roky.
Mezi nevýhody Li-ion akumulátorů patří také stárnutí v čase a to i v případě, že se článek nepoužívá. Udává se, že životnost Li-ion článků výrazně klesá už po 2 či 3 letech bez ohledu na jejich využívání.

Nabíjení Li-ion

Li-ion články vyžadují specifickou nabíječku. Pro nabíjení Li-ion se využívá metoda CC/CV (constant current, constant voltage). Při zahájení nabíjení vybitého článku se udržuje konstantní proud (CC), který odpovídá doporučené hodnotě nabíjení článku (např. 1A). Během této fáze postupně stoupá napětí článku a po dosažení hranice cca 4,25V, což odpovídá cca 90% nabití článku, se přejde na fázi konstantního napětí (CV), kdy se začne snižovat nabíjecí proud a díky tomu už dál napětí článku neroste.
Doma si můžete postavit Li-ion nabíječku za cenu cca 2 USD (50 - 60 Kč). Přímo z číny se dají objednat hotové desky (tištěné obvody) s čipem TP4056, které mají navíc přímo na sobě micro USB vstup pro připojení běžné USB nabíječky. Cena této desky je cca 1 USD. Čip TP4056 řídí nabíjení Li-ion pomocí CC/CV. K desce se připájí pouze držák baterie, který stojí také cca 1 USD. Bavíme se o ceně včetně poštovného :o). Na následujícím obrázku je držák pro 18650 a TP4056 v akci s nabíjecím proudem 1A.
Li-ion 18650 Charger Circuit

Li-pol (Lithium-polymer)

Li-pol akumulátor používá místo tekutého elektrolytu (Li-ion) elektrolyt pevný. Nominální napětí článku je stejně jako u Li-ion, tedy 3,6V.
Lithium polymerové baterie jsou velmi lehké a v porovnání s Li-ion jsou při stejné kapacitě až o 15 procent lehčí, ale o 10 až 20 procent objemnější.
Lithium-polimerové akumulátory lze vyrobit velmi ploché, mohou mít tloušťku jen několik milimetrů, navíc v libovolném tvaru. Díky tomu se vejdou do malých mobilů, miniaturních kamer, ultraplochých notebooků či PDA. Velmi často se používají jako zdroj napájení u RC modelů.
Ostatní vlastnosti jsou velmi podobné jako u Li-ion akumulátorů, nicméně jejich výrobní cena je o něco vyšší.

NiZn (Nickel-Zinc)

Nikl zinkové články mají nominální napětí 1,65V, což je velmi blízká hodnota k napětí 1,5V, kterou mají primárním alkalické články. Články nejsou na trhu příliš běžné. Kapacita AA monočlánku je většinou 1500mAh.
Pozor na to, že mírně vyšší napětí NiZn článku oproti alkalickému může způsobit problémy, pokud totiž uvažujeme baterii složenou z více do série zapojených článků, může rozdíl 0,15V násobený počtem článků dosáhnout v součtu tak vysoké hodnoty, že dané zařízení poškodí. Proto pozor při použití těchto článků například v blesku, který používá 4 či více AA monočlánků.
NiZn články dokáží dodávat vysoké proudy, dokonce větší než dokáží NiMH či primární alkalické články, což je určitě pro některé oblasti využití výhoda. Bohužel stabilita těchto článků není dobrá a rychle klesá jejich životnost.

Životnost NiZn

NiZn články mají životnost 200-300 nabíjecích cyklů, což není v porovnání s moderními NiMH články s 1.000 - 2.000 cykly mnoho. U NiZn článků se navíc běžně po 30 až 50 nabíjecích cyklech začne projevovat výrazný efekt samovybíjení a proto si pak články neudrží energii při delším skladování.

Nabíjení NiZn

NiZn baterie vyžadují speciální nabíječku, nelze je nelze nabíjet v nabíječce určené pouze pro NiMH či NiCd akumulátory. Rozdíl je především ve vyšším nabíjecím napětí.

NiCd (Nickel-Cadmium)

NiCd jsou zastaralé nabíjecí akumulátory. Byly nahrazeny nejdříve NiMH, dnes NiMH LSD (s nízkým samovybíjením, low self-discharge) akumulátory, které je předčí snad ve všech parametrech. Lépe řečeno NiCd nemají žádnou výhodu nad NiMH a už vůbec ne nad NiMH LSD.
Cadmium je toxický kovový prvek, proto není divu, že se od toho typu akumulátorů zcela opustilo.
NiCd články mají nízkou kapacitu (AA články 600-1000mAh), trpí paměťovým efektem a mají vysokou hodnotu samovybíjení (10 procent kapacity každý měsíc).
Nominální napětí článku je 1,2V a je téměř konstantní po celou dobu vybíjení.

Životnost NiCd

Teoreticky NiCd články mají zvládnout stovky nabíjecích cyklů, v praxi to je ale o poznání horší.
NiCd články jsou totiž citlivé na přebíjení, které výrazně zkracuje jejich životnost. A jelikož se tyto články využívaly v dobách minulých, kdy byly k dispozici pouze hloupé nabíječky s časovačem, docházelo k přebíjení a zkracování životnosti v podstatě neustálé.
Z této doby možná pramení představa, že nabíjecí články nic nevydrží a po pár desítkách cyklů jsou na vyhození. Problém ale není v akumulátoru, ale ve špatném nabíjení, tedy lépe řečeno ve špatné nabíječce. A to si prosím pamatujme, protože to platí i dnes v době moderních NiMH LSD akumulátorů!

Nabíjení NiCd

Princip nabíjení NiCd je téměř shodný s nabíjením NiMH, až na nižší nabíjecí proudy (nabíjelo se několik hodin), proto dnešní (chytré) nabíječky zvládají oba typy. Rozdíl je v detekci konce nabíjení při použití metody negative delta-V (minus delta-V, NDV), kdy NiCd články mají výrazně větší pokles napětí (-10mV až -20mV) než NiMH (-5mV). Chytrá nabíječka pro NiMH proto musí být mnohem citlivější na změnu napětí a nemá problém detekovat i konec nabíjení u NiCd. Ale pozor, starší chytrá nabíječka pouze pro NiCd zcela jistě nebude správně nabíjet NiMH akumulátory!
Pozn.: o způsobech nabíjení NiMH a také o chytrých vs. hloupých nabíječkách si povíme v následujícím článku o NiMH akumulátorech.

NiMH (Nickel-Metal Hydride)

Posledním typem akumulátorů, kterým se v tomto souhrnu budeme zabývat, jsou NiMH akumulátory. To, že jsou v našem seznamu poslední, ale neznamená, že jsou poslední ve svém významu, je to přesně naopak!
NiMH jsou v dnešní době nejrozšířenějším druhem akumulátorů běžného použití velikosti AA/AAA. Obrovský zlom přinesla společnost Sanyo (dnes Panasonic), která v roce 2005 představila akumulátory Eneloop, což byly první NiMH LSD monočlánky, tedy akumulátory s výrazně sníženým efektem samovybíjením. Samovybíjení bylo totiž do té doby jedním z výrazných problémů (nejen) NiMH článků a proto v určitých oblastech měly stále své místo primární alkalické články, které samovybíjením netrpí téměř vůbec.
Nominální napětí NiMH článku je 1,2V a křivku jeho vybíjení jsme si již ukazovali. Snáší relativně dobře vysoké zátěže (odběr proudu). Kapacita dnešních NiMH článků velikosti AA se pohybuje v rozmezí 2.500 až 2.700 mAh, u LSD článků o něco méně, typicky okolo 2.000 - 2.300 mAh.

Samovybíjení NiMH vs. NiMH LSD

Standardní NiMH akumulátor po plném nabití ztrácí 5-20% své kapacity hned první den (!) a pak následně 1-4% každý další den. Plně nabitý NiMH akumulátor tak ztratí většinu své kapacity během několika měsíců, což byla a je zásadní nevýhoda oproti alkalickým článkům.
NiMH LSD (Low Self-Discharge) akumulátory mají o něco nižší kapacitu (20-30%), ale dokáží uchovat až 90% své kapacity po prvním roce skladování a dokonce až 70% kapacity po třech letech skladování. NiMH LSD články jsou označovány často jako přednabité či ready to use.
Kupovat dnes jiné než LSD články je nesmysl a výjimku tvoří pouze případ, kdy opravdu požadujeme vyšší kapacitu článku a nepředpokládáme skladování nabitého článku, např. pro pozdější použití.

Životnost NiMH/NiMH LSD

Životnost (kvalitních!) NiMH článků se dnes pohybuje běžně kolem hodnoty 1.000 i více cyklů, speciální články pak zvládnou i 2.000 či 3.000 nabíjecích cyklů (např. Eneloop Lite s nižší kapacitou ale větším počtem cyklů).
Pozor: zásadní vliv na životnost NiMH článků má především používaná nabíječka!

Nabíjení NiMH/NiMH LSD

NiMH i NiMH LSD články se nabíjí stejně, velmi podobně jako dříve NiCd. Pro všechny tyto druhy článků tak stačí jedna nabíječka. Je ale nutné mít správnou chytrou - smart nabíječku!
Důležité je, aby docházelo ke správné detekci plného nabití článku a následně ukončení jeho nabíjení. A to pro každý článek zvlášť. Špatně zvolená nabíječka výrazně snižuje životnost NiMH akumulátorů a nebo nedokáže články plně nabít.
Nejhorší nabíječky jsou ty s časovačem, které vůbec nezohledňují výchozí stav nabití článku a prostě jej nabíjí přesně definovaný čas velmi nízkým proudem a spoléhají na to, že přebíjení článku takto nízkým proudem jej nepoškodí. Nabíjelo se třeba 10 až 12 hodin proudem 200mA. Moderní NiMH a především LSD články jsou ale velmi háklivé na jakékoliv přebíjení, proto je použití této nabíječky naprosto nevhodné — představme si, že do takové nabíječky vložíme jen z poloviny vybitý článek...
Mezistupeň představují chytré nabíječky, které ale nabíjejí články v páru (2 nebo 4, nelze nabíjet pouze jednu, nebo tři). Pokud v nabíjeném páru máme jeden článek méně nabitý než druhý (což je téměř vždy), dojde u jednoho z nich zcela jistě k přebíjení a druhý se většinou nenabije na plnou kapacitu, protože nabíječka je průměruje. A jsme opět tam, kde jsme být nechtěli.
Chytrou nabíječku pak definujeme tak, že umí nabíjet libovolný počet článků, protože má pro každý z nich samostatný nabíjecí kanál. Zároveň správně detekuje plné nabití článku některou z metod, jako je například -dV (minus delta V). Ty lepší dokonce hlídají teplotu (každého!) článku. Specializované nabíječky pak umí zobrazovat statistické údaje o průběhu nabíjení (dodaný proud, čas nabíjení, aktuální napětí článku) a nabízí i nabíjecí programy pro testování nebo oživení článku. No a ty nejchytřejší umí dokonce průběh nabíjení zaznamenávat a následně jej přenést do počítače.
Problematice NiMH a samozřejmě i jejich nabíjení se budeme věnovat v dalším článku tohoto seriálu.

Závěrem

V tomto obsáhlejším článku jsme si popsali různé druhy akumulátorů, se kterými se můžeme běžně v praxi setkat.
Už víme, že dnes mezi nejčastěji používané druhy patří Li-ion a NiMH (LSD) akumulátory. Každý z nich má své výhody i nevýhody a jejich vlastnosti jim určují oblast jejich použití.
Věřím, že byl tento příspěvek přínosný a rád si přečtu Váš názor níže v komentářích.

Seriál: Baterky, články a vše kolem nich (nabíjecí, primární, AA, AAA a jiné)

Reklama

Komentáře

Žádné komentáře...

Co si o tom myslíte?

:
:
(nepovinné a neveřejné, slouží pro případ dalšího kontaktu přes e-mail)
: