Které baterie vydrží 10 let?

Zatímco všechny baterie sdílejí podobnosti v procesu skladování, existují klíčové rozdíly a nuance, které jsou specifické pro chemii. V tomto příspěvku budeme diskutovat o skladování baterií na bázi niklu (tj. Ni-MH a Ni-CD), lithiových, alkalických a olověných baterií. Podíváme se také na dopady ztráty kapacity a předpisy pro přepravu a cestování.

Nejprve je důležité objasnit význam klíčových pojmů:

Expirace baterie. Expirace, jak je aplikována na zařízení pro uchovávání energie, neznamená totéž jako její použití na potraviny. Prošlá baterie znamená neschopnost jejího výrobce zaručit její plné nabití k určitému datu. Obecně platí, že když je celkové samovybíjení baterie vyšší než 20 procent, můžete považovat baterii za vybitou. Předpokládané datum expirace baterie naleznete na obalu nebo na baterii. Většina uznávaných výrobců jej odlišuje od okolního textu pomocí rozlišovacích prvků, jako je rámování, barva nebo separace.

Rychlost samovybíjení baterie. Jakmile je baterie vyrobena, okamžitě se začne vybíjet – vybíjí se energie. Vybíjení probíhá proměnlivou rychlostí v závislosti na chemii, značce, skladovacím prostředí, teplotě. Samovybíjení označuje rychlost, jakou se baterie samovolně vybíjí při nečinnosti. Všechny baterie se časem samovolně vybíjejí, i když jsou nečinné.

Výdrž baterie. Tento pojem je úzce spjat se samovybíjením. Tam, kde se samovybíjení soustředí na rychlost, životnost se týká trvání. Skladovatelnost je doba, po kterou si vaše jednorázová baterie udrží svou nevyužitou kapacitu, nebo v případě dobíjecích baterií, jak dlouho bude vyžadovat nabití nebo bude považována za vyčerpanou.

Podobnosti s bateriovým úložištěm

Kromě kapacity během skladování jsou ideální okolní skladovací teploty stejné pro chemické složení baterií s určitými nuancemi v extrémních rozsazích. Dalším široce sdíleným faktorem je kontakt baterie s jinými materiály.

Teplota. Doporučené skladování většiny baterií je při okolní teplotě přibližně 59 °C a nízké vlhkosti. Rozsah polárních extrémů umožňuje -15 °F až 40 °F (-122 °C až 40 °C). Jasná teplota mrazu při spodním extrému -50 °F/C nezmrazí určité chemické složky baterií, například kyselinu olověnou; ale takový extrém může negativně ovlivnit jeho chemické složení. (Bod mrazu 40°F/32°C se vztahuje na vodu, nikoli na chemické sloučeniny.) Baterie by ve skutečnosti neměly nikdy zamrznout a jejich chlazení není vyžadováno ani doporučováno výrobci baterií. Vysoké teploty naopak zrychlují rychlost samovybíjení.

Kontakt s jinými položkami. Ať už jsou baterie přepravovány nebo skladovány, nikdy by neměly přijít do kontaktu s kovovými předměty nebo jinými bateriemi. Důrazně se nedoporučuje vhazovat baterie do koše obsahujícího kancelářské sponky nebo jiné kovové předměty pro pozdější opětovné použití nebo do peněženky či kapsy obsahující klíče nebo mince. Kontakt s jinými bateriemi nebo kovovými předměty, které mohou podstatně zvýšit riziko zkratu. Baterie skladujte nejlépe v původních obalech. Pokud to není možné, měly by být baterie jednotlivě zabalené v plastu.

Tok nadbytečného proudu ve zkratované baterii způsobí zvýšení její teploty, takže je výrazně náchylnější k úniku. Opakované použití starších baterií s novějšími nebo instalace baterií se smíšenou kapacitou do zařízení také zvyšuje jejich náchylnost k vytečení. Úniky z baterie – ve většině případů kyselina hydroxid draselný – je korozivní pro elektronické součástky i organické tkáně. Z tohoto důvodu by měly být baterie před uskladněním vyjmuty ze zařízení a vybavení.

Při manipulaci s rozlitou baterií buďte opatrní. Nedotýkejte se úst, očí nebo nosu; a po manipulaci s vyteklou baterií si důkladně umyjte ruce.

Baterie na bázi niklu

Ni-MH baterie a Ni-CD na bázi niklu by měly být skladovány při stavu nabití přibližně 40 procent (SoC), aby se omezila ztráta kapacity související s věkem a zároveň zůstala baterie funkční a umožnilo se určité samovybíjení. Ačkoli se to nedoporučuje, mohou být skladovány v plně vybitém stavu bez zjevných nepříznivých účinků na jejich integritu. Udržení určitého nabití však umožní rychlejší plnění při vyjmutí ze skladu.

Vzhledem k ploché vybíjecí křivce, teplotním vlivům na napětí a třesení způsobenému cykly nabíjení a vybíjení není zjištění stavu nabití niklové baterie jednoduché; to však také není rozhodující. Pokud je vybitá, jednoduše ji nabijte a uložte v chladu a suchu.

Baterie Ni-MH vydrží 3–5 let skladování i při nulovém napětí. Obecně se má za to, že nabíjení je nezbytné, když napětí klesne pod 1V/článek a může sloužit ke zvrácení části jeho snížené kapacity. Nikl-kadmiové baterie mají dobrou pověst i po delším skladování.

Lithiové baterie

Lithium-iontové baterie je nutné skladovat v nabitém stavu, ideálně na 40 procent. Lithiové baterie, včetně lithiových knoflíkových baterií, nemají prakticky žádné samovybíjení pod přibližně 4.0 V při 68 °F (20 °C). Dobíjecí lithium-iontové baterie, jako je baterie 18650, se mohou pochlubit pozoruhodnou životností při skladování při 3.7 V – až 10 let s nominální ztrátou kapacity. Přesná úroveň 40–50 procent SoC pro skladování by neměla být prioritou, ale přesnějšího měření lze dosáhnout, když baterii 90 minut před měřením necháte v klidu. Případně můžete přestřelit vybíjecí napětí o 50 mV nebo ho zvýšit o 50 mV při nabíjení.

Li-ion baterie by neměly klesnout pod 2V/článek po delší dobu. Kromě spouštění režimu spánku podporuje tvorbu měděných průchodů, nazývaných zkraty, které mohou zvýšit samovybíjení. Následné nabíjení baterie může způsobit nestabilitu článků, tvorbu nadměrného tepla nebo jiné aberace. Namáhané Li-ion baterie mohou i nadále normálně fungovat, ale jsou snadněji ovlivněny mechanickým poškozením. Lithium-iontová baterie udržovaná pod 2.00 V/článek déle než týden nebo která po skladování normálně neobnoví své napětí, by měla být bezpečně zlikvidována (tj. recyklována). Při manipulaci s lithiovými bateriemi je třeba dbát opatrnosti, protože odpovědnost za nesprávné zacházení nese uživatel, nikoli výrobce.

Alkalické baterie

Alkalické baterie, jak válcové, tak i knoflíkové baterie, jako je LR41 nebo LR43, by měly být jednoduše skladovány při chladné pokojové teplotě a přibližně 50% relativní vlhkosti. Moderní alkalické baterie a další primární baterie, jako jsou 3.6–3.7 voltové lithiové baterie, lze obvykle skladovat až 10 let s mírnou ztrátou kapacity. Stejně jako všechny baterie by měly být chráněny před extrémními teplotami a nikdy by neměly být zmrazeny. Baterie snadněji zamrznou, když jsou udržovány ve vybitém stavu. Jak bylo uvedeno, teploty mrazu mohou nepříznivě změnit molekulární strukturu buňky. V druhém extrému teplo urychluje samovybíjení a může vytvářet stres.

Olověné baterie

Před uskladněním nabijte olověnou baterii. Olověné baterie lze skladovat až 2 roky. Obecně se doporučuje pravidelně monitorovat napětí baterie a nabíjet ji, když klesne pod 70 procent stavu nabití (SoC); nicméně, olověné baterie mají obvykle hodnoty specifické pro značku. Někteří výrobci mohou například doporučit nechat SoC před dobitím baterie klesnout na 60 procent. Je proto dobrou praxí vždy nahlédnout do příručky výrobce vaší konkrétní olověné baterie.

Proces známý jako sulfatace je indukován s nízkým nábojem. Sulfatace je oxidační vrstva, která se tvoří na záporné desce a brání toku proudu. Po příliš dlouhém skladování může bránit nabíjení malých olověných článků, jako jsou Toyo, Yuasa, Hawker (Enersys) Cyclon a další. V jeho raných fázích může dobíjení, cyklování nebo aplikace zvýšeného napětí snížit ztráty kapacity. Při aplikaci zvýšeného napětí přemění nabíjecí proud sulfátové krystaly na aktivní materiál přibližně za 2 hodiny. Odpor článku následně klesá a nabíjecí napětí se postupně normalizuje. Článek je schopen přijmout normální náboj, když je v rozsahu 2.10–2.40 voltů. Tento proces by neměl být prováděn, pokud napájecí zdroj nemá omezení proudu.

Když nabíjíte utěsněnou olověnou (SLA) baterii zvýšeným napětím, chraňte ji před poškozením nastavením proudového limitu na nejnižší praktické nastavení a během nabíjení sledujte napětí a teplotu baterie. Nikdy nedovolte, aby baterie praskla. Náhodný kontakt pokožky s elektrolytem, ​​olovem nebo kadmiem může vést k popálení a poškození tkáně. Okamžitě omyjte jakoukoli oblast kontaktu. Při zasažení očí důkladně vypláchněte vodou a ihned vyhledejte lékaře.

Pohled na ztrátu kapacity

Zjistili jsme, že u všech baterií během skladování dochází k samovybíjení. Nabíjení baterie před použitím slouží k jejímu obnovení do přiměřeného stavu nabití.

Následující tabulka ilustruje, jak dva hlavní faktory – teplo a stav nabití – ovlivňují kapacitu různých chemických složení baterií po dobu dvanácti měsíců (pokud není uvedeno jinak). Poměrně také ukazuje, proč byste nikdy neměli lithiové baterie skladovat plně nabité.

Dochází však k sekundární ztrátě, kterou nelze obnovit a trvale snižuje kapacitu baterie. To může být způsobeno:

Hostitelská zařízení nebo baterie vystavené nepříznivým teplotám, například tablety nebo kamery ponechané v autě zaparkovaném na horkém slunci. Vysoké teploty zatěžují zejména olověné akumulátory na bázi niklu.

Odeslání baterie

Skladování Li-on baterií částečně nabitých prodlužuje jejich životnost a snižuje jejich nestálost při přepravě. Odnímatelné lithium-iontové baterie, jaké můžete najít na spodní straně vašeho notebooku, by měly být dodávány s 30% SoC, jak to požaduje Mezinárodní asociace leteckých dopravců (IATA) a Federální úřad pro letectví (FAA). V praxi jsou letecké úřady obvykle méně náročné a více zdůrazňují důležitost dosažení 50procentního prahu SoC. Jsou také méně přísné s Li-ion balíčky integrovanými do zařízení, jako jsou ty, které jsou stále častěji zabudovávány do mobilních telefonů. Předpisy a vynucovací orgány nejsou tak shovívavé, když složení baterie není jasné a nesprávné označování chemie baterie je neomluvitelné.

Kvůli úloze teploty, aktivních chemikálií a typicky ploché křivky napětí lithiových baterií může být korelace stavu nabití s ​​napětím nepřesná. Chcete-li dosáhnout 30procentního stavu nabití v zařízení, jako je notebook, mobilní telefon nebo tablet, vybijte baterii a ukončete vybíjení při 30procentním nabití na základě vestavěného systému správy baterie (BMS) nainstalovaného ve vašem zařízení. I když čtení není vždy přesné, požadavky nejsou nepřiměřeně přísné. Pokud si nejste jisti, můžete volitelně vybít baterii o jeden proužek na indikátoru úrovně nabití vašeho zařízení nebo na upozornění „vybitá baterie“ nebo podobné upozornění. V takových případech je důrazně doporučeno naúčtovat plné nebo téměř úplné nabití ihned po příjezdu. Udržování baterií Li-ion vybité po dobu týdnů nebo měsíců při přepravě je může přepnout do režimu spánku díky ochrannému obvodu; ale mohli být znovu probuzeni. Funkci buzení lze nalézt také u některých nabíječek baterií. Moderní lithium-iontové nabíječky jsou vybaveny obslužným programem nazvaným AirShip, který dokáže připravit baterii na požadovaných 30 procent nabití.

Chcete-li se dozvědět více o péči a skladování baterie, podívejte se na tyto články: