Samovybíjení baterií - jak správně skladovat baterie

V dnešním článku si přiblížíme jak správně skladovat jednotlivé typy elektrochemických článků (baterií). Povíme si, co se například stane s Vaší aku-vrtačkou, když ji delší dobu nevyužíváte. Bude popsáno co znamená samovybíjecí efekt a jak se projevuje u jednotlivých technologií baterií.

Samovybíjení

Jak se projevuje samovybíjecí efekt? I když článek zrovna nevyužíváme, uvnitř neustále probíhá elektrochemická reakce, která má za následek úbytek kapacity. Ve výsledku to může znamenat to, že pokud článek nebudeme po delší dobu nabíjet, tak samovybíjení bude postupně spotřebovávat zbylou kapacitu, což vede k poklesu napětí.

Pokud se napětí dostane pod limitní hodnotu, dochází k nenávratné degradaci článku. Výsledkem je snížení využitelné kapacity, nárůst vnitřního odporu, pokles výkonu a zkrácení životnosti článku. Hodnota samovybíjení se udává v procentech. Tato hodnota nám tedy řekne, kolik procent z kapacity baterie bude za měsíc vybito.

Primární články

Nejběžněji využívanými zdroji elektrické energie pro malé spotřebiče jsou tzv. primární články, lidově řečeno „tužkové baterie“. Jedná se o baterie, které jsou od výrobce už přednabité a dají se použít pouze jednou. Na trhu lze zakoupit dva druhy primárních článků – s kyselým elektrolytem a alkalickým elektrolytem.

Baterie s kyselým elektrolytem

Tyto baterie identifikujeme tím, že na jejich obalu je napsáno např. R6. Právě písmeno R označuje technologie s kyselým elektrolytem. Jedná se o nejstarší technologii, tudíž i její parametry pro většinu dnešních aplikací jsou nedostatečné.

Další nevýhodou je poměrně velká hodnota samovybíjení, které spotřebová zinkový obal, což je jedna z elektrod potřebná k elektrochemické reakci. Zhruba na 2 roky Vám tedy baterie vydrží, aniž by z ní elektrolyt vytekl.

Po zhruba 2 letech může nicméně nastat situace, kdy se elektrolyt dostane na povrch článku. Z těchto důvodů se doporučuje tyto baterie co nejdříve začít aktivně používat a neskladovat je po zbytečně dlouhou dobu, i když je zrovna nevyužíváme.

 Baterie s alkalickým elektrolytem

Tyto baterie mají na povrchu napsáno LR6 či Alkaline. Jedná se zlepšenou technologii, oproti předchozí se zde používá elektrolyt KOH a anodová elektroda už není samotným obalem článku, což přineslo značné výhody, zejména větší kapacitu baterie.

Pokud se podíváme na jejich hodnoty výkonů a charakteristik, jsou baterie s alkalickým elektrolytem lepší a pro dnešní zařízení vyhovují lépe. U lepších výrobců se setkáte i s dobrým kovovým obalem. To znamená, že pokud baterii koupíte a budete ji vhodně skladovat, tak by se její životnost měla pohybovat až mezi 5 a 7 roky.

Výrobci těchto baterií uvádějí životnost na spodní hraně baterie, nicméně tento údaj je nutné brát pouze informativně – není to jako minimální trvanlivost u potravin. Následující obrázek ilustruje, jak by označení mělo správně vypadat.

Řadou výzkumů bylo zjištěno, že pokud jsou baterie skladovány v suchu a při teplotě okolo 8 °C, může být jejich životnost prodloužena. Nižší teploty zpomalují samovybíjení. Pozor by se ovšem mělo dát na to, pokud článek skladujete v nižší teplotě a chcete jej začít používat, aby se článek mohl před využíváním pár hodin aklimatizovat při normální teplotě.

Sekundární články

U sekundárních článků, neboli dobíjecích bateriích, nehrozí havarie vytečením elektrolytu, ale spíše zde hrozí nevratná degradace a tím ztráta maximální kapacity baterie.  Zde může efekt samovybíjení způsobit ztrátu výkonu a kapacity baterie a snížení její životnosti.

Olověná technologie

Tato technologie je známa již přes 150 let a je tedy nejstarším typem v rámci této technologie. Výhody a nevýhody této technologie jsou všeobecně známy, my si je zde jen krátce shrneme. Olověné baterie jsou oblíbené zejména pro svou nízkou pořizovací cenu. Nevýhodou je dnes již nedostatečné malá energetická hustota, tedy kapacita baterie vztažená na váhu (Wh/Kg).  Nominální napětí článku je bežně 2 V. Pokud je olověný akumulátor delší v nečinnosti či skladován, tak se projeví jeho další nechtěné vlastnosti.

Hodnota samovybíjení patří k těm největším a dosahuje od 4 do 8 % úbytku kapacity za měsíc, což je poměrně značná hodnota. Dále pokud se jedná o olověnou technologii s tekutým elektrolytem, nachází se zde i další nechtěná vlastnost, a to že zde dochází k sulfataci. Čím více jsou baterie vybité, tím silnější je proces sulfatace. To znamená, že elektrolyt má nerovnoměrnou hustotu podél elektrod. Následkem toho je, že elektrody v horních vrstvách jsou více vybity než ty spodní a dochází k degradaci článku (baterie).

Z výše zmíněných důvodů je tedy dobré tyto baterie nechat před delším skladováním plně nabít a občas zkontrolovat stav napětí. Napětí na článek by nemělo poklesnout pod 1,75 V.

Pokud například máme 6článkovou baterii, tak její nominální napětí bude 12 V. Její napětí by nemělo klesnout dlouhodobě pod hodnotu 10, 2 V (napětí měříme naprázdno, tedy když článek nijak nezatěžujeme).

NiCD a NiMH technologie

Oproti technologii olova má tato technologie jak lepší vlastnosti, tak i výkony. Za hlavní výhody technologie niklu můžeme považovat fakt, že baterie může být přetížena a velký proud zvládne dodávat i bez zkrácení její životnosti. Nevýhodou je opět nízká energetická hustota. Její nominální napětí je 1,2 V.

Hlavní nevýhodou této technologie je opět velká hodnota samovybíjení, od 10 do 20 % z jmenovité kapacity za měsíc. Proto se zde doporučuje pro delší skladování baterii plně nabít. Uvádí se, že niklová technologie by neměla mít vliv na životnost baterií. Všeobecně se ovšem nedoporučuje, aby napětí kleslo pod hodnotu 1,0 V na článek.

Lithiová technologie

Jedná se o nejmodernější technologii článků (baterií). Na rozdíl od všech ostatních technologií jsou její parametry a vlastnosti na dobré úrovni, ale i poměrně slušné hodnoty jsou dnes nedostatečné pro některá zařízení.  Výhodou je velmi malá hodnota samovybíjení, která se pohybuje od 4 až 6 % za měsíc.

Všeobecně se doporučuje lithiovou technologii skladovat nabitou alespoň na 50%, ale pozor ne zcela plně nabitou. Optimum, které zaručí delší životnost baterie, činí zhruba 75 až 80 % jmenovité kapacity. Každá technologie lithia má trochu jiné hodnoty konečného napětí. Obecně lze však říci, že napětí článku by nemělo klesnout pod hodnotu 2,5 V.