Li-ion baterie: principy, provoz, rady (2.část)

0

Ochrana a řízení provozu lithiových akumulátorů

V prvním díle článku o lithiových akumulátorech jsme se podívali na historii těchto baterií, na jejich pozitiva a negativa, zabývali jsme se také rozčleněním na různé druhy, nebo tzv. paměťovým efektem. Druhá část potom pojednává o řízení jejich provozu, o životnosti, a o praktických doporučeních pro jejich uživatele.  

Ochrana a řízení provozu lithiových akumulátorů

Na následujícím obrázku vidíme velmi zjednodušené schéma klasického zapojení akumulátorových baterií pro složitější přístroje a zařízení, jako jsou notebooky nebo například radiostanice. Vlastně se jedná o zapojení s integrovanými obvody, které jsou určeny právě pro řízení nabíjení akumulátorových baterií. Často jsou používány zákaznické – širší veřejnosti nepřístupné – jednoúčelové integrované obvody. Jedná se o paměti typu EPROM nebo EEPROM.

Schéma zapojení akubaterie do notebookůSchéma typického zapojení akubaterie do notebooků

Výkon, životnost a provozní bezpečnost baterie závisí na provozním napětí a teplotě. Provozní napětí a teplota musí být udržována v určité oblasti, mimo níž dochází ke zničení baterie.

Jaké jsou příčiny zničení baterie?

  • Nadproud během nabíjení a vybíjení
  • Zkrat
  • Překročení napětí
  • Hluboké vybití
  • Přehřátí
  • Přetlak uvnitř baterie
  • Zničení izolace při nehodě
  • Nesprávné užití, což je používání poddimenzovaných baterií, používání nabíječů určených pro jiný typ baterie
  • Prudký nárůst odběru spojený s okamžitým dočasným poklesem napětí
  • Vysoká vnitřní teplota
  • Provozování a skladování baterií při nízkých nebo vysokých okolních teplotách
  • Vystavovaní baterií vibracím nebo mechanickým nárazům

Pověst lithiových baterií je často spojována s možností požáru nebo výbuchu. Je pravda, že lithium prudce reaguje s vodou. V normálních podmínkách však většina baterií neobsahuje volné lithium, nýbrž vázané, které s vodou nereaguje. V případě poruchového pokovení elektrod je množství uvolněného lithia minimální a požár nezpůsobuje. Většina zjištěných požárů je způsobena spíše hořením elektrolytu než hořením lithiových sloučenin při vnitřním zkratu. Vnitřní zkrat je však víceméně způsoben nezodpovědným uživatelem nebo vadnou nabíjecí elektronikou, než vadnou konstrukcí samotné baterie. Jedná se většinou o překročení nabíjecí teploty, umístění přístroje do nevhodných podmínek např. vlhkého, mokrého, s vysokými teplotami nebo s nebezpečnými látkami.

Pozor: umísťování baterií do kufru při cestách letadlem z tohoto důvodu není dovoleno!

Na obrázku níže vidíme schématické zobrazení ochrany a řízení provozu lithiových akumulátorů. Odpory R1 a R2 slouží k vyrovnávání napětí jednotlivých článků za pomoci tranzistorů T1 a T2. Tranzistory Td a Tc jsou při běžném provozu sepnuté. Pokud je při nabíjení dosaženo konečného nabíjecího napětí, dojde k rozepnutí tranzistoru TC a tím dojde k odpojení nabíjecího obvodu. V případě vybití akumulátorových článků pod stanovenou mez dojde k rozepnutí tranzistoru TD a přeruší se vybíjení.

Na tomto obrázku si můžeme objasnit důvod, proč se doporučuje mít baterie složené z lithiových článků ve stavu nabitém a tak je i skladovat. Pokud je v baterii jeden článek s nižší kapacitou (např. na konci životnosti) nebo s vyšším samovybíjením, dochází neustále i při vypnutém spotřebiči k vyrovnávání napětí všech ostatních článků v baterii a mohlo by dojít k vybití nejen na hodnotu konečného vybíjecího napětí, ale až na hodnoty pod povolenou bezpečnostní mez. Potom již běžné nabíječe tento akumulátor nenabijí.

Zjednodušené schéma pro řízení nabíjeníZjednodušené schéma pro řízení nabíjení lithiových akumulátorů

Jako další bezpečnostní prvek, popřípadě jako náhrada za termostat, se používají součástky dodávané pod označením polyswitch. Funkce je zde opět pouze bezpečnostní. Polyswitche vypínají jak při určité teplotě, tak při překročení nabíjecího nebo vybíjecího proudu, respektive se jedná o závislost okolní teploty a protékajícího proudu. Právě při zkratu jsou daleko rychlejší než termostaty. V lithiových bateriích se používají výhradně polyswitche místo termostatů, které jsou pro lithiové akumulátory pomalé a tím i zcela nevhodné. Polyswitch je stejně jako termostat vratná pojistka. Můžeme se setkat v bateriích se dvěma typy – starší typ, který vypadá jako větší destičkový kondenzátor (na obr. vlevo) nebo novější typy od společností Raychem nebo Bourns (vpravo).

Ukázka polyswitchůUkázka polyswitchů

Dalším typem ochranného prvku bývá teplotní proudová pojistka, která se vkládá sériově do akumulátorové baterie. Je však nevratná. Oproti polyswitchi však má pevně stanovenou vypínací teplotu i pevně stanovený vypínací proud. K vypnutí dojde při překročení jednoho z hlídaných parametrů. Použití teplotní proudové pojistky nalezneme hlavně u baterií do notebooků.

Ve starších typech baterií najdeme i klasickou proudovou pojistku proti zkratu. Velkou nevýhodou je, že při neopatrném zacházení s baterií v uzavřeném plastovém pouzdře dochází kvůli nevratným pojistkám vlastně ke zničení funkce celé baterie. S klasickými proudovými pojistkami (ve formě SMD) se setkáme i u lithiových baterií do videokamer.

Z hlediska bezpečnosti se doporučuje u každé baterie, která se skládá z více než tří článků, použít alespoň jeden z bezpečnostních prvků. Cena těchto prvků bývá řádově několik desítek korun, ale cena zařízení, které má chránit, je většinou několikanásobně vyšší. Samozřejmě nelze nezmínit i bezpečnost obsluhy a ochranu majetku.

K čemu jsou integrované obvody

Integrovaných obvodů používaných při nabíjení baterií je celá řada. Obvykle slouží k identifikaci druhu akumulátoru, výrobce nebo výrobních čísel akumulátoru pro komunikaci s nabíječem, popřípadě ke komunikaci se zařízením. Obvody zároveň řídí i maximální nabíjecí proud a maximální nabíjecí napětí. K plné funkčnosti postačí pouze dva vývody, a to zem a data, ale jsou v provedení 3, 6, 8 nebo až 20pinovém pouzdře.

Další funkcí těchto obvodů je zjišťování zbytkové kapacity. Obvod obvykle uchovává data o maximálním nabití a vybití tedy napětí při dané teplotě a probíhajícím čase a vypočte z těchto údajů zbývající množství disponibilní energie. Vyspělé obvody tohoto typu dokáží navíc zohledňovat i stárnutí článků representované poklesem napětí v čase a počtu cyklů.

Životnost lithiových akumulátorů

Život a smrt lithiových akumulátorů

Nejdříve je si nutné uvědomit, že životnost baterie je omezená, ať se používá, nebo nikoliv. Žádoucí i nežádoucí chemické procesy baterii neustále znehodnocují, a to v závislosti na vnějších i vnitřních podmínkách.

Životnost baterie můžeme vyjádřit několika způsoby. Nejobvyklejší je vyjádření pomocí cyklů nabíjení a vybíjení do poklesu kapacit pod 80% původní (cycle life) nebo délkou provozu, ať je baterie zatěžována nebo není (calendar life). Dalším způsobem je vyjádření pomocí doby po jakou bude moci být nezatížená baterie skladována, aniž kapacita klesne pod 80% (shelf life).

Cycle life můžeme rovněž vymezit nejen poklesem kapacity, nýbrž i nárůstem vnitřního odporu obvykle na 1,3 násobek původní hodnoty.

Zvyšující se vnitřní odpor s časem a teplotouZvyšující se vnitřní odpor s časem a teplotou

Hlavním faktorem, který urychluje chemické procesy všude v přírodě, je teplota. Rovněž u baterií tomu není jinak, což dokumentuje následující diagram:

Životní cyklus baterie a teplotaŽivotní cyklus baterie a teplota

Z grafu je patrné, že životnost baterie je velmi omezená v případě provozování pod 15 ¬∫C. Nad teplotou 70 ¬∫C dochází již k „náhlé smrti“ baterie.

Při běžném provozování baterie dochází k cyklickému namáhání mechanických částí baterie, které je dáno tepelnou roztažností použitých materiálů a vyvoláno chemickými procesy při nabíjení a vybíjení. U hermetizovaných baterií musíme dále zvažovat efekt nárůstu tlaku při vzrůstu teploty jako důsledek dalších vlivů. Nárůst tlaku bohužel dále zhoršuje negativní vliv nárůstu teploty zejména na zrychlení samovybíjecího procesu, mechanicky poškozuje části baterie a může v extrémním případě způsobit vnitřní zkrat, přerušení obvodu a poškození nebo zničení obalu.

Tím hlavním, kdo rozhodne o definitivní délce života baterie, je samozřejmě uživatel. Ve všech aplikacích sice vždy doprovází Li-Ionový akumulátor nějaká elektronika. Její význam spočívá ve vyrovnávání napětí jednotlivých lithiových akumulátorů v baterii při nabíjení i vybíjení, většinou je tam ještě proudová pojistka proti zkratu a teplotní čidla. Nesmíme však přeceňovat význam této elektroniky, která většinou řídí i konečné nabíjecí a konečné vybíjecí napětí, ale někdy je to pouze jen z hlediska bezpečnosti. To znamená, že např. pokud je konečné nabíjecí napětí 4,2 V, elektronika vypíná třeba až na hodnotě 4,3 V a tato hodnota již může akumulátor znehodnocovat a mít negativní vliv na životnost akumulátoru. Podobně je tomu i při vybíjení.

Závislost životnosti na úrovni napětíZávislost životnosti na úrovni napětí. Vyšší nabíjecí napětí zvyšuje kapacitu, ale snižuje životnost a bezpečnost použití

Také je třeba zamyslet se nad rozdílem mezi pracovním napětím Li-Ionového akumulátoru a jeho doporučeným provozním napětím. Pracovní napětí slouží k zjišťování jmenovité kapacity, ale doporučené provozní napětí je rozsah, kdy akumulátor dosahuje daleko větší životnosti. Pokud máme akumulátor s pracovním napětím 2,5-4,2 V, pak v tomto režimu je schopen dát přibližně 500 cyklů. Ale pokud je vybíjení ukončeno na 3,0 V, pak se jeho životnost pohybuje už i přes 1500 cyklů (podobně jako u NiCd a NiMH akumulátorů, pokud využijete pouze 10 % jejich kapacity, životnost těchto baterií je i 10 000 cyklů).

Tento příklad je v rozporu s povědomím většiny uživatelů Li-Ionových akumulátorů, kteří podle dřívějších návodů k použití prezentovaných dovozci souprav mobilních telefonů nechávají své zdroje úplně vybít. Po roce 2003, kdy došlo k tomu, že i záruky na akumulátorové zdroje byly zvýšeny na dva roky, došlo k přehodnocení těchto návodů a zvítězil rozumnější přístup k této problematice.

Při nabíjení lithiových akumulátorů se používá napěťové nabíjení, respektive metoda, která se v zahraniční literatuře označuje jako CCCV (Constant Current followed by Constant Voltage). Jde o nabíjení konstantním proudem, dokud akumulátor nedosáhne předem stanoveného napětí a poté nabíjení konstantním napětím. Ukončení nabíjení se provádí, pokud nabíjecí proud klesne na předem stanovenou hodnotu, ve většině případů se doporučuje hodnota proudu odpovídající 1,5 √∑ 2 % jmenovité kapacity, samozřejmě vyjádřená v jednotkách proudu.

V některých nabíječích se setkáváme i s časovým ukončením. Nabíjí například proudem odpovídajícím 0,5 It, dokud se nedosáhne předem stanoveného napětí, a potom ještě třeba dvě hodiny, samozřejmě s omezením konstantního napětí. V dokumentaci pak najdeme výrazy pro takovéto nabíjení C/3 + 2 hodiny nebo C/2 + 1 hodinu apod. Správně by mělo být samozřejmě podle nové normy označení 0,33 It + 2 hodiny, resp. 0,5 It + 1 hodina. Toto použití je vhodné v jednoúčelových zařízeních, kde se nepředpokládá nabíjení akumulátorů různých kapacit. Tato metoda by například nebyla vhodná pro nabíjení akumulátorů k videokamerám, kde se můžeme setkat kromě akumulátorů v základní velikosti i s paralelně řazenými akumulátory s dvojnásobnou nebo i trojnásobnou kapacitou, vhodnými do stejné videokamery a tedy i do stejného nabíječe.

Při nabíjení Li-Ionových článků, pokud je správně nastaveno konečné nabíjecí napětí, nedochází k přebíjení akumulátorů tak, jako tomu je u NiCd a NiMH akumulátorů.

Nabíjení lithiových akumulátorůNabíjení lithiových akumulátorů

Kapacita jistě není jediný ukazatel, pomocí kterého jsou posuzovány vlastnosti akumulátoru. Z obrázku níže je názorně vidět, že akumulátor rozměrů Cs s vyšší jmenovitou kapacitou 1800 mAh, má při zatížení proudem 9 A daleko nižší kapacitu, než akumulátor stejné velikosti, určený pro vysoké vybíjecí proudy, se jmenovitou kapacitou 1700 mAh. Při vybíjecích proudech 30 A nebo i větších, které jsou běžné v ručním nářadí nebo u modelářů, je tento rozdíl ještě mnohem větší. Akumulátor z výše uvedeného příkladu s vyšší kapacitou bývá cenově stejně drahý nebo někdy i levnější, než akumulátor, určený pro velké vybíjecí proudy, což je způsobeno konstrukcí elektrod. Avšak pro uživatele, který potřebuje velký vybíjecí proud, je vlastně přepočítáním na cenu dodaného výkonu daleko dražší.

Srovnání vybíjecích charakteristikSrovnání vybíjecích charakteristik u různých typů akumulátorů

Mezi veřejností je stále rozšířen názor, že akumulátory je před nabíjením nezbytné zcela vybít. Tento mýtus se zachovává z dob, kdy nabíječe určené pro rychlé nabíjení vyhodnocovaly pouze nabíjecí čas, a akumulátory se zbytkovým nábojem bylo nutné vybít, aby se v nabíječi nepřebíjely. Jednalo se jak o nabíječe komerční, tak i nabíječe k videokamerám, akumulátorovému nářadí apod. V návodech k použití takového nabíječe většinou byla věta o tom, že ke zvýšení životnosti se doporučuje akumulátor před nabíjením vybíjet.

Pro tento druh nabíječe to byla samozřejmě pravda, ale tato věta, vytržená z kontextu, se začala objevovat i v návodech pro nabíječe, které používali již pro akumulátory šetrnější způsob nabíjení. Většina profesionálních nabíječů a kvalitnějších komerčních nabíječů vyhodnocuje teplotu akumulátoru nebo pokles napětí na konci nabíjení a akumulátory včas vypne. Proto není nutné – respektive je zcela nevhodné – akumulátory s takovýmto nabíječem před nabíjením vybíjet. To, že zbytečné vybíjení akumulátorům neprospívá, je zřejmé z následujícího grafu, kde je zobrazen počet nabíjecích a vybíjecích cyklů v závislosti na hloubce vybití.

Graf životnosti akumulátoruGraf životnosti NiCd akumulátoru pro všeobecné použití

Z grafu jednoznačně vyplývá, že hluboké vybíjení snižuje životnost akumulátorů a naopak, při velmi malých hloubkách vybití může být dosaženo velkého počtu nabíjecích a vybíjecích cyklů. Tento poznatek je využíván např. v kosmické technice. V satelitech jsou akumulátorové baterie šetrně nabíjeny prostřednictvím solárních článků a vybíjeny pouze cca z 5 %, čímž je dosaženo jejich životnosti až několik desítek let.

Je samozřejmé, že v případě rychlého nabíjení pomocí nabíječe, který ukončuje nabíjení pouze po proběhnutí určeného času je nutné akumulátory před zahájením nabíjení vybít. Menším zlem, tj. snížením životnosti, se tak eliminuje zlo větší, kterým je okamžité zničení akumulátorů velkým proudem při přebíjení. Při normálním, trvalém, nebo konzervačním nabíjení je možné nabíjet akumulátorové baterie bez ohledu na stav nabití článků vkládaných do nabíječe.

I když je na zmíněném obrázku graf pro NiCd akumulátory, podobně se chovají i ostatní typy hermetických akumulátorů. Ještě většího rozmachu dosáhl tento mýtus s rozšířením mobilních telefonů, kde se doporučení o vybíjení akumulátorů před jeho nabitím objevovalo snad ve všech návodech k použití, i když není nám znám nabíječ pro mobilní telefon, který by používal k ukončení nabíjení časovač. Každý si jistě udělá vlastní názor, zda se jednalo o neznalost problematiky nebo o zcela cílený záměr, který vedl k tomu, že akumulátory přečkaly pouze šestiměsíční záruční dobu a zákazník byl nucen si zakoupit novou baterii. V seriózních návodech k použití a u seriózních prodejců se již lze setkat s doporučeními, které vedou k prodloužení životnosti akumulátorových baterií a tím i k větší spokojenosti zákazníků, o častějším nabíjení akumulátorů a hlavně zabránění jejich úplnému vybití.

Mobile PC battery

Nabíjení baterií je nutné sledovat i z hlediska teploty, neboť má značný vliv na životnost baterie. Ke zvýšení teploty nabíjených akumulátorů nemusí docházet pouze díky zvýšené okolní teplotě nebo ponecháním akumulátoru na slunci (v létě na přístrojové desce v autě, apod.), ale často dochází ke zvýšení teploty hlavně v důsledku předchozího vybíjení. Typickým příkladem jsou spotřebiče, kde akumulátor slouží pouze několik málo minut nebo hodin, jako je hlavně akumulátorové nářadí, dětská autíčka, apod.

K zahřívání dochází i při nabíjení akumulátorů a zde mohou nastat problémy, například při výpadku sítě. Nabíjení akumulátoru se může nacházet těsně před ukončením nabíjení, když dojde k výpadku sítě. Akumulátor je zahřátý předchozím nabíjení a po obnovení dodávky proudu v elektrické síti nabíječ čeká na další strmý nárůst teploty nebo na pokles napětí na konci nabíjení, ke kterému ovšem nedojde. U současných notebooků toto nebezpečí již většinou nehrozí, nabíjení baterií je již sledováno komplexněji.

Umístění akumulátorů v přístroji je samozřejmě velmi důležité. Často totiž akumulátory najdeme v blízkosti transformátorů, výkonových tranzistorů nebo jiných výkonových součástek, které vyzařují tepelnou energii a tím zahřívají akumulátorové baterie.

Graf účinnosti nabíjení za různých teplotGraf účinnosti nabíjení akumulátorů za různých teplot

Na předchozím grafu vidíme, že účinnost nabíjení se za zvýšených teplot rapidně snižuje. Při nabíjení akumulátorů při teplotách pod bodem mrazu je snížena rychlost rekombinace kyslíku, rovněž je sníženo tzv. vodíkové přepětí na záporné elektrodě, na které se začne uvolňovat plynný vodík místo toho, aby se tato elektroda nabíjela. Proto dochází k nárůstu vnitřního tlaku v akumulátoru a k uvolňování plynů přes bezpečnostní ventil, což způsobuje nevratný pokles kapacity a zvýšení samovybíjecího proudu. Znovu je tedy nutné zdůraznit, že akumulátory je třeba před nabíjením aklimatizovat po dostatečně dlouhou dobu na pokojovou teplotu.

Následující obrázek demonstruje rozdíly v úbytku kapacity u stejných článků v důsledku cyklování. Jak vidíme, žádná z nich nemělu na začátku deklarovanou 100% kapacitu a po 250 cyklech dosahovala tato hodnota 73 – 78% deklarované.

Počet cyklů

Nedosažení plné kapacity je velmi obecný jev a výrobci spoléhají na skutečnost, že si málokdo bude tyto hodnoty ověřovat a baterie reklamovat

V následující tabulce si ukážeme úbytek kapacity v případě různých teplot a stupně nabití. Vidíme, že nejhorším způsobem uchovávání baterie je mít plně nabitou baterii v přístroji, vystavenou působení tepla z přístroje připojeného na elektrickou síť. Baterie se sice náhle nezničí, ale úbytek kapacity je velmi citelný a těžko dosáhne na obvyklou dobu 3 – 5 let.

Teplota baterie Stálý úbytek kapacity při 40% nabití Stálý úbytek kapacity při 100% nabití
  (Doporučený stupeň nabití při skladování) (typické nabití v přístroji)
0¬∞C 2% ztráta/rok; 98% zbývá 6% ztráta/rok; 94% zbývá
25¬∞C 4% ztráta/rok; 96% zbývá 20% ztráta/rok; 80% zbývá
40¬∞C 15% ztráta/rok; 85% zbývá 35% ztráta/rok; 65% zbývá
60¬∞C 25% ztráta/rok 75%; zbývá 40% ztráta/ 3 měsíce

Tabulka: Stálý úbytek kapacity

Nejnovější druhy baterií sice ukazují o něco lepší výsledky, avšak trend převažujícího vlivu teploty je stejný.

Optimální podmínky pro skladování lithiových akumulátorů jsou 0 až +25 ¬∞C teploty a 65 ¬± 20 % relativní vlhkosti. Lithiové akumulátory a baterie se skladují vždy v nabitém stavu.

Přestože mají malé samovybíjení, doporučuje se každých 6 měsíců (minimálně každých 12 měsíců) nabití na asi 40 – 50 % jmenovité kapacita (článků nebo baterií) ‚Äî elektrický náboj, který může článek nebo baterie dodat za stanovených podmínek vybíjeníkapacity. Toto opatření je hlavně z důvodů elektroniky, která je součástí Li-Ionových akumulátorů a má neustálý (sice nepatrný) odběr energie. Pokles napětí pod povolenou mez může způsobit elektronické odpojení akumulátoru od kontaktů baterie a může se stát, že díky tomu již akumulátor nepůjde přes elektroniku nabít. Pokles napětí může způsobit náchylnost elektroniky na statickou energii. V případě složitější elektroniky to pak může znamenat vymazání důležitých hodnost z pamětí elektronických obvodů.

Z toho také vyplývá, že po vybití akumulátoru nebo baterie se musí články co nejdříve také nabít. Nejen, že by mohlo dojít ke snížení životnosti akumulátoru, ale díky dalšímu vybíjení akumulátoru přes ochrannou elektroniku může dojít k tomu, že akumulátor bude odpojen od nabíjecích kontaktů a již nepůjde v nabíječi nabít.

Doporučení na závěr

Prodloužení života baterií a rady na závěr

V předchozích kapitolách jsme se dozvěděli, že bateriím nesvědčí vysoká nebo nízká teplota, nadproud během nabíjení a vybíjení, zkrat, překročení napětí, hluboké vybití, vibrace a mechanické nárazy.

Převážnou většinu těchto problémů mohou řešit a řeší pouze výrobci. Záleží totiž hlavně na výrobci, jaké součástky a materiály na výrobu použije, jak celou sestavu nadimenzuje a také na tom, jak odpovědně zohledňuje provozní potřeby akumulátorů.  Výrobci samozřejmě nespí, konkurence je silná a baterie jsou čím dál více dokonalejší, přizpůsobené dané aplikaci, lépe chráněné a chlazené. Před lety používané baterie Ni-MH byly nahrazeny bateriemi Li-Ion a nejnověji Li-Pol, které jsou lehčí, tenčí, ale bohužel také dražší.

Nemine měsíc, abychom se nedozvěděli o nějakém revolučním objevu v oblasti baterií. V poslední době obvykle ve spojení s nanotechnologiemi, jak jsme již zmínili v 1. části. Výzkum probíhá dokonce i v České republice. Pomocí další nové technologie mohou být baterie nabity za méně než 20 sekund. V těchto bateriích je novým materiálem fosforečnan železnato lithný. Jeho použitím se odstraní i neblahá vlastnost dnešních lithiových baterií, kterou je jejich přehřívání. Právě to je nepříjemné u baterií v noteboocích. Nové baterie navíc neztrácejí během času svoji kapacitu ani při dlouhodobém používání a jsou plně provozuschopné i po tisícovkách nabíjecích cyklů. Nové baterie by se údajně mohly začít průmyslově vyrábět už během dvou let. Nebo se prosadí lithium – vzduchové baterie s elektrodami s drahými kovy s velkou energetickou hustotou? Zde je však hodně problematická reakce lithia s vodou a v blízké době nemůže praktickou aplikaci očekávat.Sony baterieBudoucnost nemusí být spojena pouze s lithiem. Americký výrobce ERRA, Inc. přišel s řešením, které kupodivu zahrnuje vodík. Nikoliv v podobě palivových článků, ale právě baterií. ERRA koupila práva na inovace týkající nikl-vodíkových (NiH2) baterií. Výhodou NiH2 baterií je, že dokáží ustát až 20 000 nabíjecích cyklů, mohou být na 100% vybity a zase nabity. Zároveň byly údajně odstraněny hlavní nevýhody baterií tohoto typu, tj. nízká energetická hustota a bezpečnost. Dalším alternativním řešením by mohlo být využití superkondenzátorů  na bázi grafenů s vyšší energetickou hustotou, než jsou současné baterie.

Vývoj pokračuje i ve zdokonalování nabíjecích obvodů. Na internetu můžeme občas narazit na různé úžasné nabíječe, které dokáží např. obnovit původní vlastnosti dožité baterie změnou vybíjecích a dobíjecích charakteristik. Přestože nám praktické aplikace tohoto druhu dnes nejsou známé, nemůžeme je do budoucna zcela vyloučit a i zde se můžeme jistě dočkat dalšího pokroku.

Také monitoring stavu se stále zlepšuje, jakož i kvalita nabíjecí a ochranné elektroniky, kde se stále snižuje nárok na vlastní spotřebu těchto obvodů. K řízení teploty se používá propracovanější systém chlazení, resp. ohřevu. U vícečlánkových baterií se stále vylepšuje vyvážení rozdílů mezi jednotlivými bateriemi při nabíjení k zabránění překročení nebo podkročení nabíjecího napětí na jednotlivém článku. Proprietární, na konkrétní typ přístroje zaměřený software management spotřeby energie je rovněž stále propracovanější.Panasonic baterieNapř. Fujitsu umí řídit napětí tak, že při plném nabití napětí snižuje a při vybití zvyšuje, což umožní lepší a tedy delší využití uložené energie. Bohužel se tato problematika ještě u všech modelů důsledně neřeší a tyto funkce jsou většinou ponechány pouze na Microsoft Windows. Společnost Microsoft u Windows 7 deklarovala snahu po dosažení úspor energie v sofistikovanějším power managementu oproti operačním systémům XP a Vista. Některé poslední výzkumy však dobré výsledky nepotvrdily, otázkou ovšem je jejich metodologie a objektivita.

Zdálo by se tedy, že jsme jako běžní uživatelé již samotným výběrem zcela předurčili další osud baterií a vlastně celého přístroje. Samotný výběr je jistě velmi důležitý, důkladně zvažme, jak budeme laptop vlastně používat a zda by se např. nevyplatilo okamžité pořízení náhradní baterie. Avšak není to jistě pravda celá. Po koupi přístroje závisí jen na našem chování, jak dlouho nám baterie vydrží a kdy budeme pořizovat novou. Určitě to není žádná věda a určitě můžeme hodně ušetřit. Vždyť cena baterie může dnes dosahovat i 20% celkové ceny přístroje.

Praktické tipy pro úsporu energie v notebooku jsme již dříve uvedli v tomto článku. Každý si jistě umí dle tohoto doporučení nastavit různé funkce ve Windows tak, aby optimalizoval práci displeje, CPU, pevného disku, Bluetooth, grafiky a ventilace a nalezne pro sebe nejvhodnější dobu přechodu do úsporných módů tak, aby zároveň nebyl např. často otravován věčným přihlašováním apod. a to v různých režimech práce jako doma nebo v kanceláři, při prezentaci, apod. Dobré je rovněž si nastavit včasné varování před vybitím.

Ve standardní funkci Windows XP/Vista/7 je možné snadno sledovat úroveň nabití a další údaje o baterii. Existují však také utility, jako např.: Nvidia PowerMizer Manager, BatteryBar, BatteryCare, BatteryCursor, Power Meter Plus,  Battery Monitor, které dokáží více. Z hlediska vlastního zdroje by bylo velmi vhodné mít možnost nastavení „long life“ modu při běžné činnosti tj. nabíjení na úrovni např. 4,05V/článek a „full charge“ modu s úrovní napětí 4,2V/článek při předpokládaném dlouhodobém provozu mimo elektrickou síť. Bohužel ne všechny modely toto umožní.Canon baterieDále budeme pochopitelně postupovat podle návodu a nebudeme tedy přístroj používat v extrémně nevhodných podmínkách jako např. na mokrém stole v hospodě, v posteli na polštáři, nebo za jízdy na traktoru, nýbrž raději v normálním prostředí při pokojové teplotě. Při dlouhodobé práci v teplém nebo horkém prostředí, ale možná i jinde jistě rádi použijeme chladicí podložku. Po návratu domů v zimě za mrazu necháme zase laptop nějakou dobu rozmrznout. Postaráme se rovněž o solidní mechanickou ochranu při transportu. Pokud byla baterie mechanicky poškozena, neměla by být již znovu vložena do přístroje. Pokud již nechcete poničenou baterii opravovat, nevyhazujte ji do směsného odpadu, obsahuje totiž chemikálie, které škodí životnímu prostředí.

Baterie budeme pokud možno dobíjet, kdykoliv je síť dostupná a pokud k tomu nebudeme mít nějaký zvláštní důvod, nebudeme čekat na hlášení o blízkém vybití baterie nebo dokonce na uspání počítače pro nedostatek energie. Toto doporučení samozřejmě neznamená, abychom se neustále stresovali a omezovali ve svých potřebách jenom s výhledem na možné prodloužení života akumulátoru.

S tím souvisí častá otázka, zda odpojovat laptop ze sítě, když je přístroj vypnut. V normálních podmínkách to není z hlediska životnosti baterie nutné, protože baterie je většinou plně nabitá a správně navržený a fungující dobíjecí obvod v tomto případě ukončí nabíjení a znovu jej zahájí až po dosažení nastaveného úbytku napětí. Podstupujeme zde ovšem tak jako u jiných spotřebičů zanedbatelné riziko poruchy s extrémně málo pravděpodobnou možností požáru, také spotřeba proudu na monitorovací obvody, signalizaci stavu a krytí ztrát naprázdno zdrojového transformátoru nebude jistě nulová, a s teplotou zařízení samozřejmě rychleji stárne.

Pokud pracujete často a dlouho v módu na baterie, noste s sebou nejméně jednu náhradní baterii. Zakoupení další baterie je pro vás jistě dobrou investicí.  Naopak při dlouhodobém provozu na elektrickou síť je vhodnější baterie z laptopu odnímat, v tomto případě by měla být částečně nabitá na 40-50% tak, jak bylo již zdůvodněno dříve.Eneloop liteJedním z mýtů je i doporučení skladovat baterii v zimě, nejlépe v chladničce v plastovém pytlíku. Nicméně v chladničce se sráží i vlhkost, která je velmi nebezpečná a mnohem vhodnější je pro skladování suché místo s pokojovou teplotou, kde na baterii nesvítí slunce, aby jí zbytečně neohřívalo. Ani pak by ovšem neměla být nechána dlouho v nečinnosti a je vhodné ji například nejpozději za dvanáct měsíců znovu vložit do notebooku, pár hodin ji používat a poté opět vyjmout.

Pokud chcete odloženou baterii začít plně využívat, je vhodné nechat ji několik hodin nabíjet do plného stavu a až následně s ní „vyrazit za dobrodružstvím“. Pokud byla baterie vystavena vlhku, ovšem jenom po nepříliš dlouhou dobu, je možné ji otřít do sucha, zvláště v místě s kontakty, a nechat 48 hodin vyschnout při pokojové teplotě. Poté by již měla být plně funkční. Nikdy však neotevírejte kryt baterie a nevysoušejte ji zevnitř, ani se nepokoušejte sušit baterii fénem nebo na topení.

solar powered baterries

Často se také říká, že baterii je možné určitými postupy omladit. Není to pravda, protože ta používáním postupně degraduje a tento proces je nevratný. V různých článcích můžeme najít různá doporučení týkajících se opakovaných cyklů úplného nabití a hlubokého vybití například v BIOSu. Bohužel nám není znám případ, kdy by se něco touto metodou zachránilo.
 
Někteří uživatelé mají stále zafixováno, že musí baterie při zahájení provozu tzv. naformátovat, tj. několikrát plně nabít a vybít. Tato praxe je u Li-Ion baterií zcela zbytečná, baterie máte od výrobce připravené ihned k plnému využití.

A jedná malá rada nakonec – občas zkontrolujte a vyčistěte ventilační otvory a samotné ventilátory. Servismani by vám určitě mohli dlouho vyprávět, jak a čím bývají zanesené a jak bídné je potom chlazení. Jaké jsou důsledky vysoké teploty, už víme.

Li-ion baterie: principy, provoz, rady (2.část)

Ohodnoťte tento článek!
4.5 (90%) 10 hlas/ů