Informace o bateriích

(text chráněn autorským zákonem ,  copyright Activemedical s.r.o.)

Li-ion články  a baterie

Lithium-iontová baterie (zkráceně Li-Ion baterie) je druh nabíjitelné baterie běžně používané ve spotřebitelské elektronice. Kvůli vysoké hustotě energie vzhledem k objemu se výborně hodí pro přenosná zařízení. V současnosti je to v této oblasti asi nejvíce používaný typ. Článek používá chemicky vysoce reaktivní a snadno vznětlivé lithium. Kladná elektroda sestává většinou z lithiokobaltového oxidu, do jehož krystalové mřížky byly vpraveny ionty lithia. Sloučeniny uhlíku a grafitu, rovněž obsahující lithiové ionty, tvoří zápornou elektrodu - tato kombinace dává jmenovité napětí 3,6 V. Elektrolytem jsou agresivní organická rozpouštědla (propylen- nebo ethylenkarbonát) - pokud vyteče, hrozí poleptání pokožky či koroze uvnitř přístroje. Tomuto nebezpečí čelí většina výrobků uzavřením do stabilního kovového pláště.
Lithioiontové akumulátory pojmou při stejné velikosti asi třikrát více energie než klasické niklkadmiové a neznají ani paměťový efekt. Tím je dána jejich velká přednost. Před nabíjením je není nutno úplně vybíjet. Za 24 hodin je u nich samovybíjení zanedbatelně malé, teprve po měsíci postrádají necelých 10 % energie.

 Li-pol články  a baterie
Lithium-polymerový akumulátor (Li-pol, LiPo). Používá se téměř ve všech osobních elektronických zařízeních (např. mobilní telefony, fotoaparáty, notebooky, RC modely, ...). Jsou vyvinuty z Lithium-iontových akumulátorů (Li-ion) a tak zlepšují jejich vlastnosti (nízká hmotnost, relativně vysoká kapacita, minimální samovybíjení a velká výkonnost). Výroba akumulátorů je technologicky i energeticky náročná. 
Li-Pol
Lithiopolymerový akumulátor používá namísto tekutého elektrolytu pevný. Ten tedy nemůže vytéci, a článek proto nepotřebuje žádný masivní ochranný obal - stačí pokovená nebo hliníkem pokrytá umělohmotná fólie. Odpadá tu i jinak obvyklý separátor, neboť odstup elektrod zajišťuje přímo pevný elektrolyt.
Katoda sestává z oxidu lithia a kobaltu nebo lithia, niklu a kobaltu, do jehož krystalické mřížky byly vpraveny ionty lithia. Anodu tvoří sloučeniny grafitu. Stejně jako u typu Li-Ion je jmenovité napětí 3,6 V - identická je i technika nabíjení. Lithiopolymerové akumulátory lze vyrobit extrémně ploché (o tloušťce jen několik milimetrů) a v libovolném tvaru - dají se dokonce v širokých mezích formovat a ohýbat.
 
Výhody a nevýhody mají baterie společné:
Minimální samovybíjení
Životnost až 2000 cyklů
Bez paměťového efektu
 
Pokud ponecháme baterie delší dobu vybité "vytuhnou" a jsou nenávratně zničeny.
Při zkratování výbuch, nebo vznícení.
 
Výhoda a nevýhoda Li-Po baterie oproti Li-Ion:
Velká kapacita v malém rozměru.
Vyšší pořizovací cena
 
 
 NiCd články  a baterie
 
Nikl-kadmiový akumulátor, zkráceně NiCd, je druh galvanického článku. Vyrábí se jako hermetizovaný (akumulátory do přístrojů jako jsou akumulátorové vrtačky..) Mezi jeho výhody patří, že mu nevadí skladování ve vybitém stavu a s tím související odolnost vůči hlubokému vybití. Určitou nevýhodou ve srovnání s NiMH a Li-ion akmulátory je jeho relativně nižší měrná kapacita. Problematickým rysem tohoto akumulátoru je jedovatost kadmia, z něhož se skládá záporná elektroda a tedy nezbytnost sběru opotřebovaných NiCd akumulátorů (stejně jako v případě Pb akumulátorů). Svými vlastnostmi se jinak podobá novějšímu NiMH akumulátoru.
 
Články jsou dražší, ale odolné jak teplotně, tak i elektrotechnicky (rychlonabíjení, podvybití, přebití...)
 
 
 NiMH akumulátory
 
Nikl-metal hydridový akumulátor, zkráceně NiMH, je druh galvanického článku. V současnosti – první dekáda 21. století – jeden z nejčastěji používaných druhů akumulátorů. Ve srovnání s jemu podobným nikl-kadmiovým akumulátorem má přibližně dvojnásobnou kapacitu. Hlavními důvody jeho velkého rozšíření je jeho značně velká kapacita a schopnost dodávat poměrně velký proud spolu s přijatelnou cenou.
 
Nahrazují se pouze s NiCD články, oproti kterým mají až 2,5x vetší kapacitu. Nevýhodou je, že při teplotě pod +5°C se zablokují (zdá se, že nemají energii, ale při ohřátí se zase vrátí).

Pb baterie

Typ AGM (absorbed glass mat) nebo GELOVÝ typ (thixotropic gel) je zcela bezúdržbové provedení olověného trakčního akumulátoru, určeného pro hluboké vybíjení v opakujících se cyklech, tzv. cyklické namáhání. Rozdíl mezi oběma typy spočívá v konstrukčním řešení náplně baterie. Typ AGM obsahuje zasáknutý elektrolyt ve sklo-laminátových mikrovláknech, které jsou součástí separátorů mezi jednotlivými olověnými deskami. Jedná se v podstatě o skelné rouno, do kterého se elektrolyt zasákne po nalití. Oproti tomu gelový typ obsahuje elektrolyt ztužený tixotropním gelem SiO2. Během nabíjení se z elektrod uvolňuje malé množství vodíku a kyslíku, tyto plyny díky ventilu vzájemně rekombinují zpět na vodu. Takto uzavřené akumulátory mohou pracovat v jakékoliv poloze. Polohu dnem vzhůru však nikdo z výrobců nedoporučuje. Výhoda akumulátorů typu AGM je nižší vnitřní elektrický odpor, a proto je možné tento typ více zatěžovat vyššími vybíjecími proudy než akumulátory typu GEL. Oproti tomu mají gelové
akumulátory výhodu v podobě delší životnosti.
 
Proč mají trakční baterie menší životnost?
Trakční baterie zvládne při pravidelné zbytkové kapacitě 40% až 400 cyklů během své životnosti. Jako příklad můžeme uvést toto. Budete-li baterii pravidelně používat např. jako zdroj pro osvětlení na chatě, vždy z ní vyčerpáte pouze 60% kapacity, a pak ji opět nabijete, bude baterie schopná zopakovat tento proces 400x. Pro olověné akumulátory obecně platí, čím více je baterie vybíjena (tedy např. pravidelně spotřebujete až 100% její kapacity), tím menší počet cyklů zvládne, z toho vyplývá kratší životnost.
 
Hluboké vybití
Pokud akumulátor zcela vybijete, a ponecháte jej takto několik dnů, dostane se do stavu hlubokého vybití, měřené napětí bez zatížení poklesne pod úroveň 10V. Uvnitř článků se nastartujte proces zvaný sulfatace. Síra, původně obsažená v elektrolytu, se vlivem vybíjení naváže do aktivních hmot olověných desek (elektrod). Nabíjením by došlo k jejímu opětovnému vytlačení, potažmo znovusmíchání s kapalnou složkou (elektrolytem). V opačném případě reaguje s olovem, na jehož povrchu se začne vytvářet povlak – síran olovnatý. Tento proces je v pokročilém stádiu nevratný a akumulátor je nevratně poškozen.