Tato druhá část miniseriálu o nabíjení popisuje, jak se nabíjí, tedy jaká napětí a proudy nastavit.
Nejdříve si zjistěte o bateriích v akupacku co nejvíc můžete. Nejlepší je vždy datasheet (originální katalogový list). Nevíte-li přesně, co máte v akupacku za baterie (nejen typ podle chemie, ale i výrobce a kapacitu), akupack rozeberte a podle označení baterií si dohledejte dokumentaci.
Na některých sestavách baterií je uvedeno jmenovité napětí nebo pro jednoduchost typické napětí pro celý pack. To bývá pro snazší zapamatovatelnost uváděno zaokrouhleně nebo se může v technické dokumentaci lišit oproti popisu na bateriovém packu. Závěr si musíte udělat sami podle konkrétního packu.
Co je podstatné
- Chemie baterií – s tou přímo souvisí jmenovité napětí baterie a také maximální napětí, na které můžete baterii nabít.
- Nabíjecí proud pro standardní nabíjení
Jak se nabíjí
Všude se uvádí, že baterie (akumulátory) na bázi lithia se nabíjejí systémem CC/CV (= Control Current/Control Voltage). Co to znamená? Nejprve nabíjíte baterii řízeným zdrojem proudu a až dosáhne napětí na baterii limitního napětí, nesmíte toto překročit a nabíjecí proud se pomalu zmenšuje. Až klesne pod nějakou malou hodnotu, tak se nabíjení zastaví (Cut-OFF). To je podstatný rozdíl oproti klasickým bateriím se starším typem chemie Pb/Nicd/NiMH, které se nabíjely v proudovém režimu. Proto nelze původní nabíječky použít pro lithiové baterie (například když si vyměníte v aku-vrtačce baterie NiCD za Li-Ion).
Napětí a životnost
Napětí lithiových baterií cykluje v určitém rozsahu. Čím užší ten rozsah bude, tím bude životnost baterie delší. V datasheetech (katalogových listech) lithiových baterií se můžete dočíst například o počtu cyklů při vybití na limitní hodnotu. Pro akumulátor Li-Ion 18650 typicky 500 cyklů při vybití na 2,5 V a nabití na 4,2 V.
Chcete-li prodloužit životnost co nejvíce, nabíjejte Li-Ion maximálně na 4,1 V a vybíjejte na 3,5 V, v krajním případě na 3,0 V.
Různé prameny uvádějí, že snížení maximálního napětí o 0,1 V prodlouží životnost asi dvojnásobně. Snížení maximálního napětí o další 0,1 V už takové prodloužení životnosti nepřinese, řekněme asi 15 až 20 % a to už není z hlediska efektivity přínosné. Ještě citlivěji je na tom minimální napětí baterie, tam rozdíl 1 V je velmi podstatné prodloužení životnosti.
Snížením nabíjecího napětí o 0,1 V na jednu baterii také eliminujete případnou disbalanci mezi jednotlivými články v bateriovém packu (o tom je 3. díl miniseriálu o nabíjení).
Ještě co to znamená, když životnost baterie je u konce: kapacita baterie se začne výrazně snižovat (baterie už nepojme takový náboj). Laicky: rychle ji nabijete a ještě rychleji vybijete. A také rozdíl mezi přijatým a vydaným nábojem začíná narůstat.
| Typ chemie | Jmenovité napětí | Limit cyklování | Doporučené vybití – nabití |
|---|---|---|---|
| LiFePO4 | 3.2 V | 2.5 – 3.6 V | |
| Li-Ion | 3.7 V | 2.5 – 4.2 V | 3.5 – 4.1 V |
Tabulka obsahuje typické hodnoty pro daný typ chemie. Konkrétní hodnoty ověřte podle originální dokumentace k bateriím. Tedy podle článků konkrétního výrobce, nikoliv podle komerčního dodavatele akupacku.
Proud a životnost
I když výrobci uvádějí v dokumentaci možnost rychlonabíjení, nevyužívejte ji. Zkracuje životnost. Baterie se zahřívá a to ji degraduje. I když moderní nabíječky mají teplotní senzory a při problému rychlost nabíjení zpomalí, stejně to baterii degraduje.
Praktické zkušenosti ukazují, že pro běžnou Li-Ion typu 18650 je nejvhodnější z hlediska životnosti nabíjení proudem 0,5 A = 500 mA.
Prostředí pro nabíjení
Mnoho lidí zcela ignoruje základní bezpečnostní pravidla a pak se diví. Nejde jenom o to, že baterie může mít problém. Ale také třeba může selhat nabíječka. Studeňák (nekvalitní spoj) může být třeba v nabíjecím kabelu. Nikdy nevíte, která součástka může selhat. A může to být třeba síťový zdroj s evropskou certifikací.
Proto nabíjení provozujte jen v nehořlavém prostředí – například na dlažbě, na betonové podlaze, na kovovém pracovním stole, v keramickém truhlíku nebo v keramickém květináči, v otevřeném ocelovém kontejneru nebo použijte jiné ohnivzdorné zabezpečení.
Také proces nabíjení nikdy nenechávejte bez dohledu, je-li v aktivním provozu.
Konkrétní příklady výpočtu
Maximální napětí a nabíjecí proudy nastavíte na nabíječce, tedy na zdroji, který pro nabíjení použijete.
Akupack: 6článkový spojený sériově = konfigurace 6S.
Baterie: Li-Ion 18650
Maximální napětí: 6 × 4,1 V = 24,6 V
Nabíjecí proud: 0,5 A
Akupack: 12článkový Li-Ion spojený sério-paralelně = konfigurace 3S4P.
Baterie: Li-Ion 18650
Maximální napětí: 3 × 4,1 V = 12,3 V
Nabíjecí proud: 4 × 0,5 A = 2 A nebo rozumně menší
Praktické doporučení
Na základě osobních zkušeností jsem sepsal ještě tento poslední odstavec – takto nabíjím já:
Bydlím v bytě, nabíjím na dlažbě v chodbě nebo na dlažbě v kuchyňském koutu u okna, kde nemá co chytnout. Někdy, zvláště u neznámých aku-packů, vystrčím vše (nabíjecí elektroniku i baterky) na zastřešený balkon (když zrovna nehrozí déšť nebo sněžení).
Před spuštěním nabíjení akupack proměřím (o tom je 3. díl miniseriálu o nabíjení).
Pokud daný pack nabíjím poprvé nebo podruhé (než k němu získám důvěru):
- Občas za provozu jdu a osahám svými prsty jednotlivé články baterie, zda se nějaký nehřeje. Je to jednoduché a rychlé.
- Po nabití akupack proměřím na vybalancovanost (o tom také příště).