Baterie je autonomní zdroj energie, který při nabíjení ze sítě akumuluje energii a dodává ji k provozu elektrického zařízení. Baterie pracuje v režimu cyklického nabíjení-vybíjení. Proto se jeho životnost neměří roky provozu, ale počtem provozních cyklů, dokud počáteční jmenovitá kapacita neklesne o 20 %.
Například Li-ion akumulátory mají životnost cca 1000 cyklů a LiFePO4 – více než 2000. Postupně dochází ve struktuře akumulátorů k nevratným procesům, díky kterým se snižuje nominální kapacita a snižuje se dojezd na 1 nabití. Když kapacita baterie klesne na úroveň, při které se baterie stává nepohodlnou, je nutné ji vyměnit.
Jak prodloužit výdrž baterie?
Životnost baterie lze ale prodloužit dodržováním pravidel jejího provozu, nabíjení a skladování. Při nákupu baterie samostatně nebo jako součást výbavy je vhodné si ihned přečíst pokyny výrobce a řídit se jeho doporučeními. Každý výrobce poskytuje přesná doporučení ohledně nabíjení, používání, optimálních teplotních podmínek a podmínek skladování pro konkrétní baterii. Existují ale i obecná pravidla, jejichž dodržování umožňuje prodloužit životnost a zvýšit efektivitu používání baterie.
Jak vybít?
Aby se zabránilo předčasnému opotřebení lithium-iontové baterie, je nutné ji chránit před hlubokým vybitím. Neměli byste čekat, až se baterie vybije na nulu a vypne se. Je lepší jej nabíjet se zbytkovou úrovní nabití alespoň 10–20 %. Lithiové baterie nemají paměťový efekt, takže je lze nabíjet na jakoukoli úroveň zbytkového nabití.
Pamatujte, že Li-ion baterie nemají rády hluboké vybíjení a po dlouhodobém skladování ve vybitém stavu degradují: ztrácejí kapacitu a mohou i zcela ztratit funkčnost. Po každém vybití na nulu ztrácejí baterie několik procent své nominální kapacity, takže časté hluboké vybíjení vede ke kritickému poklesu kapacity.
Jak nabíjet?
Li-ion baterie musí být nabíjeny kompatibilními nabíječkami, které fungují pomocí algoritmu CC/CV. Při 1. stupni nabíjení zůstává proud nezměněn a napětí stoupá na nastavené maximum – 4,2 V na článek (u článků typu LiFePO4 – až 3,65 V). Poté začíná fáze 2, ve které se napětí nemění a nabíjecí proud klesá na minimum. Takto se vybere konečných 5–10 % z poplatku. Při použití tohoto algoritmu jsou baterie plně nabité bez rizika přebití.
Lithiové baterie je nutné nabíjet při teplotě +1 – +40 °C, s nabíjecími proudy od 1C do 5C. Pro ochranu před přebíjením, přehřátím a jinými nebezpečnými podmínkami musí být baterie vybaveny deskami BMS. Dodatečnou ochranu zajišťuje senzor v nabíječce. Při nabíjení nezakrývejte baterii ani nabíječku. Po vychladnutí je nutné baterii ponechat několik hodin při pokojové teplotě a teprve poté ji nabít. Je vhodné nabíjet baterii, dokud se kapacita plně neobnoví, ale pokud to není možné, lze akceptovat i neúplné nabití.
Nabijte nabíječku
Baterie jsou vybaveny standardními nabíječkami, které jsou optimálně vhodné pro doplňování jejich nabití. V případě potřeby si ale můžete dokoupit nabíječku odděleně od baterie. Hlavní věcí je vybrat zařízení určené pro konkrétní typ baterie, které mu odpovídá z hlediska napětí a nabíjecího proudu.
Například nabíječky pro Li-ion baterie omezují maximální nabíjecí napětí na 4,2 V na článek a nabíječky pro LiFePO4 baterie omezují maximální nabíjecí napětí na 3,65 V na článek. V prodeji jsou také univerzální nabíječky, které lze přizpůsobit různým provozním podmínkám. Použití nevhodné nabíječky vede ke snížení kapacity, snížení životnosti baterie nebo k jejímu úplnému selhání.
Teplotní podmínky
V otázce, jak prodloužit životnost lithium-iontových baterií, hraje významnou roli i teplota. Lithiové baterie jsou citlivé na nízké teploty, což se projevuje přechodným snížením jejich kapacity (zásoby výdeje energie):
- při 0 °C – kapacita klesá o 6–7 %;
- při -25 °C – o 15–20 %;
- při -40 °C – o 35–40 %.
Obecně platí, že Li-ion baterie pracují při teplotách od -20 do +50 °C, některé typy – od -40 °C. Nízké a vysoké teploty však negativně ovlivňují vlastnosti baterií, včetně snížení jejich životnosti. Proto je nejlepší používat lithiové baterie při teplotě asi +20 °C (±10 °C), skladovat při teplotě od 0 do +10 °C a nabíjet od +5 do +20 °C. Dodržování těchto tipů vám pomůže udržet baterii funkční po dlouhou dobu a zabránit jejímu předčasnému stárnutí.
sezónní skladování
Pokud Li-ion baterii nepoužíváte během chladného období, je třeba ji pohodlně skladovat:
- na chladném a suchém místě;
- při teplotách od 0 do +10 °С;
- s částečným nabitím – 45–60 %;
- s periodickou kontrolou úrovně nabití a jejím udržováním na 45–60 %.
Pokud je baterie skladována déle než 3 měsíce, je vhodné ji otestovat vybití na 10–20 % a poté nabít na 45–60 %. Tato jednoduchá metoda pomůže prodloužit životnost baterie a udržet její kapacitu na vysoké úrovni.
Po vyčerpání životnosti baterie klesne její vybíjecí kapacita na hodnotu stanovenou technickou dokumentací a baterii je nutné vyměnit. Zdroj zdroje energie stanovený výrobci je však přibližná hodnota, která se v praxi může lišit směrem nahoru nebo dolů.
Při správné péči vydrží chemické zdroje energie přibližně 15x déle, než při nedodržení pravidel jejich používání. Odpověď na otázku, jak dlouho vydrží lithium-iontové baterie, závisí na řadě faktorů. Mezi nimi:
- elektrochemické složení akumulačních zařízení – pro zařízení jako LiCoO2 nebo LiMn2O4 počet cyklů vybití-nabití je 500–1000 a u baterií s typem chemieLiFePO4– 1000–2000 a dokonce 3000;
- dodržování pravidel jejich provozu a skladování;
- teplotní podmínky během skladování a používání baterií;
- režim nabíjení;
- hloubka výboje.
Lithium-iontová úložiště energie mají nízké samovybíjení, dlouhou životnost a vysokou specifickou kapacitu. Jejich opotřebení je detekováno při poklesu kapacity na 80 % původní hodnoty. V praxi jsou však úspěšně provozována zařízení s kapacitou pod 80 %, i když se jejich provozní doba výrazně zkracuje. Níže jsou uvedena doporučení, která mohou výrazně prodloužit životnost Li-ion baterie a vyhnout se dodatečným nákladům na předčasný nákup nové baterie.
Způsoby, jak prodloužit životnost lithium-iontových baterií
- Pro prodloužení životnosti lithiových baterií je třeba: Vyvarovat se jejich úplnému vybití – při opakovaném hlubokém vybíjení vysokými proudy ztrácejí chemické zdroje proudu (CHS) rychle schopnost uchovat potřebné množství energie, jinak bude nutné obnovit funkčnost baterie. Moderní baterie jsou vždy vybaveny speciálními obvody, které řídí proces vybíjení – BMS nebo PCB. Když aktuální hodnota překročí povolené limity, elektronika vypne pohon. Pokud je baterie zcela vybitá, musíte ji nabít alespoň na 40 %.
- Vyvarujte se přebíjení a nenechávejte jej připojený k nabíječce dlouhou dobu po dokončení procesu nabíjení.
- Použitím vhodné nabíječky se i při mírném překročení doporučeného nabíjecího napětí zkrátí životnost Li-ion baterií. Kromě toho je pro baterie výhodnější režim pomalého nabíjení a vybíjení. Intenzivní používání snižuje životnost pohonů. Proto jsou nabíječky s fixací napětí považovány za nejlepší. Můžete také použít nabíječky, které odříznou minimální nabíjecí proud.
- Dodržujte doporučenou provozní teplotu zařízení – od -20 do +50 °C, ideálně cca +20 °C. Vyvarujte se přehřátí a podchlazení.
- Pohony nabíjejte při teplotách od +5 do +20 °C.
- Skladujte je nabité na 40–50 % při teplotě 0 až +10 °C. Pokud necháte zařízení uložené v téměř vybitém stavu, může se kvůli možnému samovybíjení jeho kapacita snížit na kritickou hodnotu a v budoucnu již nebude možné baterii nabíjet. Dlouhodobé skladování vede ke snížení kapacity zařízení, proto není vhodné kupovat zařízení pro ukládání energie pro budoucí použití.
Dodržování těchto jednoduchých pravidel pomůže zabránit předčasnému stárnutí Li-ion baterie a udržet ji v dobrém provozním stavu po dlouhou dobu.
Efektivní techniky pro prodloužení životnosti Li-ion baterie
Aby se prodloužila životnost lithiových baterií, výrobci elektrických vozidel snižují provozní prahové hodnoty napětí bateriových článků. V důsledku toho se snižuje skladovaná kapacita, ale výrazně se zvyšuje životnost. Dalším způsobem, jak zvýšit životnost baterie, je snížit její zatížení zvýšením kapacity. Čím více prvků v baterii je paralelně, tím menší vybíjecí proud dopadá na každý prvek. Třetím způsobem je snížení regulace teploty sestavy prvků. Montáž baterií do držáků a z toho vyplývající odvětrávané dutiny kolem prvků snižují tepelné zatížení baterie a ovlivňují životnost baterie. Kombinací těchto přístupů při sestavování baterie můžete dosáhnout několikanásobného zvýšení zdrojů (cyklů nabíjení a vybíjení) baterie se stejnými stejnými prvky.
Pro zvýšení životnosti baterie se také s úspěchem používají programovatelné řídicí desky BMS nebo smart bms (PCB), které umožňují konfigurovat požadované (v našem případě šetrné) prahové hodnoty napětí z aplikace pro Android nebo iOS. VoltBikes Batteries instaluje na přání zákazníka programovatelné desky pro správu baterií. Odpověď na otázku, jak dlouhá bude životnost lithium-iontové baterie v konkrétním případě, závisí jak na vlastnostech samotného HIT, tak na vlastnostech jeho provozu. Přečtěte si více o pravidlech používání lithiových baterií zde.
