Typická zimní situace: svítilna zhasla po polovině obvyklé doby, aku vrtačka v nevytápěné dílně „nemá sílu“ a bezdrátové čidlo na zahradě hlásí slabou baterii. Za většinou těchto potíží stojí chemie článků, ne vada. Mráz ale nepůsobí na všechny typy stejně. Li-ion, Ni-MH, alkalické i primární lithiové články se v něm chovají jinak a u Li-ion je navíc jedna věc, kterou v mrazu dělat nesmíte: nabíjet.
Proč baterie v mrazu „slábne“
Článek dodává proud díky chemickým reakcím a pohybu iontů v elektrolytu. Při nízké teplotě se obojí zpomalí a stoupne vnitřní odpor článku. Pod zátěží proto napětí klesá rychleji a hlouběji než v teple. Zařízení se řídí napětím: jakmile spadne pod jeho vypínací hranici, ohlásí vybitou baterii nebo se vypne, přestože v článku ještě energie zbývá.
Důležité je, že jde většinou o dočasný jev. Když článek znovu ohřejete na pokojovou teplotu, velkou část „ztracené“ kapacity zase vydá. Trvale ho v zimě poškozuje něco jiného, a to nabíjení za mrazu a dlouhé zapomenuté skladování ve vybitém stavu.
Čím vyšší proud zařízení odebírá, tím víc je pokles znát. Výkonná svítilna nebo aku nářadí reaguje na chlad citelněji než hodiny nebo dálkový ovladač, které berou jen malý proud.
Li-ion v mrazu: vybíjet ano, nabíjet ne
Li-ion články 18650 a 21700 v mrazu fungují, jen s nižším výkonem. Nabíjení je ale jiná věc. Datasheety výrobců, se kterými pracujeme, povolují nabíjení v těchto rozsazích teploty článku:
- Samsung INR18650-35E a LG INR18650-MJ1: 0 až 45 °C,
- Samsung INR18650-25R: 0 až 45 °C (teplota okolí; starší předběžná specifikace uváděla 0 až 50 °C na povrchu článku),
- EVE INR21700-50E: 0 až 55 °C, ale v pásmu 0–15 °C jen malým proudem, nejvýš 0,2C.
Pod 0 °C nepovoluje nabíjení žádný z nich. Pro praxi to znamená jednoduché pravidlo: Li-ion nabíjejte jen v rozsahu 0 až 45 °C, ideálně při pokojové teplotě.
Co je lithium plating
Při nabíjení se ionty lithia ukládají do grafitové záporné elektrody (anody). V chladu tento děj nestíhá. Místo aby se lithium zabudovalo do grafitu, usazuje se jako kovová vrstva na jeho povrchu. Tomuto jevu se říká lithium plating (pokovení lithiem). Má dva následky:
- část lithia se tím trvale vyřadí z oběhu, takže článek ztrácí kapacitu,
- usazený kov může vytvářet jehlicovité výrůstky (dendrity), které mohou propíchnout separátor a způsobit vnitřní zkrat.
Poškození se navenek nijak neprojeví. Článek nabitý v mrazu může fungovat dál, ale je oslabený a méně bezpečný. Proto je zákaz nabíjení pod nulou bezpečnostní pravidlo, ne doporučení pro delší životnost.
Ni-MH a alkalické tužkové baterie
Nabíjecí Ni-MH články AA mají provozní rozsah od mrazu výš. Například u GP ReCyko Pro AA 2000mAh i u GP ReCyko AA 2600mAh uvádí výrobce provoz −20 až +50 °C. I u nich ale v mrazu klesá napětí pod zátěží a zařízení dřív hlásí vybití.
Pro nabíjení platí obdobné pravidlo jako u Li-ion. Datasheet GP pro model 2600mAh uvádí standardní nabíjení při 0 až 45 °C a rychlé nabíjení jen při 10 až 45 °C. Studené články proto před vložením do nabíječky nechte ohřát.
Pro zařízení, která leží dlouho bez používání (venkovní teploměr, ovladač vrat na chatě), dává smysl Ni-MH s nízkým samovybíjením. GP u řady ReCyko Pro uvádí, že po pěti letech nečinnosti drží až 70 % energie. Podrobnosti najdete v článku /blog/ni-mh-baterie-nabijeni-skladovani-pametovy-efekt/.
Alkalické baterie mají elektrolyt na bázi vodného roztoku a v mrazu citelně ztrácejí výkon, zvlášť při vyšším odběru. Pro digitální teploměr nebo hodiny venku obvykle stačí, pro svítilnu nebo bezdrátovou kameru v zimě už ne. Jednorázové lithiové tužkové baterie 1,5V (chemie Li-FeS₂) se v chladu drží lépe, například Energizer L91 má podle výrobce provozní rozsah −40 až +60 °C. Také se ale nesmějí nabíjet.
Primární lithiové články Li-SOCl₂: proč jsou v měřičích venku
Nenabíjecí články lithium-thionylchlorid (Li-SOCl₂) jsou určené pro zařízení, která musí roky fungovat bez obsluhy i v nevytápěném prostředí: vodoměry, měřiče tepla, bezdrátová čidla, alarmy nebo sledovací zařízení. Výrobci u nich uvádějí provozní teplotu obvykle −55 až +85 °C (spirálové typy pro vyšší proud do +80 °C), tedy rozsah, který běžná tužková baterie nepokryje.
Druhou výhodou je velmi nízké samovybíjení. U článku EVE ER14505 výrobce uvádí méně než 1 % ročně při 25 °C. Článek tak může v zařízení vydržet řadu let, pokud odběr odpovídá jeho možnostem.
Při výběru hlídejte maximální proud. Běžný článek s konstrukcí bobbin (s válcovou elektrodou), například EVE ER14505, je stavěný na malé trvalé odběry, výrobce uvádí doporučené maximum 40mA a krátké pulzy do 150mA. Pro zařízení s vysílačem a častějšími pulzy je vhodnější spirálový článek, například FANSO ER14505M s trvalým proudem do 400mA. Celou nabídku najdete v kategorii Primární lithiové články a postup výběru v článku /blog/primarni-lithiove-clanky-3-6v-jak-vybrat/.
Když zařízení s takovým článkem po delší nečinnosti hlásí slabou baterii, nemusí jít o vybití. Na lithiové elektrodě se časem tvoří ochranná vrstva (pasivace), která při prvním vyšším odběru krátce sníží napětí. Vysvětlení najdete v článku /blog/pasivace-lithiovych-clanku-li-socl2/.
Srovnání: jaké teploty uvádějí výrobci
| Typ článku | Provoz | Nabíjení | Skladování |
|---|---|---|---|
| Li-ion 18650 (Samsung 35E) | funguje, v mrazu s nižším výkonem | 0 až 45 °C | do 1 roku −20 až 25 °C |
| Ni-MH AA (GP ReCyko 2600mAh) | −20 až +50 °C | 0 až 45 °C (rychlé 10 až 45 °C) | −20 až +35 °C |
| Lithiová AA 1,5V (Li-FeS₂, např. Energizer L91) | −40 až +60 °C (Energizer L91) | nenabíjí se | skladovatelnost až 25 let při 21 °C |
| Li-SOCl₂ 3,6V (EVE ER14505, FANSO ER14505H) | −55 až +85 °C | nenabíjí se | nejvýš 30 °C, ideálně pod 20 °C |
| Lithiová knoflíková CR2032 (GP) | −10 až +60 °C (datasheet) | nenabíjí se | v chladu a suchu |
U Li-ion článků uvádějí výrobci teplotu pro nabíjení zvlášť. Že článek v mrazu svítilnu nebo nářadí ještě napájí, neznamená, že ho v mrazu smíte nabíjet.
Praktické tipy na zimu
Aku nářadí
- Baterie neskladujte přes noc v nevytápěné dodávce nebo garáži, pokud je ráno potřebujete na plný výkon. Noste je dovnitř.
- Studenou baterii nikdy nenabíjejte hned. Nechte ji ohřát na pokojovou teplotu.
- Když nářadí v mrazu „slábne“, vyměňte baterii za teplou. Studenou nechte ohřát, část výkonu se jí vrátí.
- Náhradní baterie do nářadí najdete v kategorii Náhradní AKU baterie.
Svítilny a čelovky
- Svítilnu nebo náhradní článek noste ve vnitřní kapse bundy, kde je článek v teple.
- V mrazu počítejte s kratší dobou svícení na nejvyšší režim. Nižší režim odebírá menší proud a pokles napětí je mírnější.
- Náhradní články 18650 vozte vždy v krabičce nebo pouzdře, nikdy volně v kapse s klíči a mincemi. Hrozí zkrat.
- Články 18650 vybírejte podle odběru svítilny, nabídka je v kategorii Li-ion baterie 18650.
Telefon, kamera a další elektronika venku
- Zařízení, které se v mrazu vypne s hlášením vybití, nechte v teple ohřát a teprve potom ho zapněte nebo nabíjejte.
- Při přenosu ze zimy do tepla se na studeném zařízení sráží vlhkost. Nechte ho vyrovnat teplotu v tašce nebo kapse, ne u topení.
- Zařízení, která musí fungovat venku celou zimu bez obsluhy (čidla, měřiče), napájejte primárními lithiovými články určenými pro nízké teploty, ne alkalickými bateriemi.
Skladování přes zimu
Zahradní nářadí, sekačky nebo svítilny na chatu často leží celou zimu. Pro Li-ion platí:
- Neskladujte vybité. Článek se během měsíců samovybíjí a z vybitého stavu se může dostat pod bezpečnou hranici napětí. Takový článek už nabíjet nedoporučujeme.
- Neskladujte ani plně nabité. Výrobci doporučují dlouhodobě skladovat při nižším napětí. Stav nabití z výroby je u Samsung 35E asi 30 %, u Samsung 25R asi 50 %, což je dobré vodítko.
- Chladno ano, mráz raději ne. Samsung u článku 35E sice uvádí skladování do jednoho roku v rozsahu −20 až 25 °C, EVE u 50E ale až od 0 °C. Nejbezpečnější je chladná, suchá a nemrznoucí místnost, která je lepší než vytápěný byt. Před nabíjením článek vždy ohřejte.
- Kontrolujte jednou za pár měsíců stav nabití a podle potřeby dobijte, opět při pokojové teplotě.
Ni-MH články skladujte podle doporučení výrobců nabité, v suchu a v chladu. Teplo jejich samovybíjení zrychluje. Podrobný postup pro Li-ion najdete v článku /blog/jak-skladovat-li-ion-clanky/.
Shrnutí
- Mráz zvyšuje vnitřní odpor článků. Zařízení proto hlásí vybití dřív, po ohřátí se velká část kapacity vrátí.
- Li-ion nikdy nenabíjejte pod 0 °C. Hrozí lithium plating, trvalá ztráta kapacity a riziko vnitřního zkratu.
- Ni-MH zvládají provoz od −20 °C, nabíjejte je ale také v teple.
- Alkalické baterie se do mrazu a vyšších odběrů hodí nejméně.
- Pro zařízení venku na roky jsou určené primární články Li-SOCl₂ s rozsahem obvykle −55 až +85 °C. Mají ale napětí 3,6V a nenabíjejí se.
- Na zimu skladujte Li-ion částečně nabité, v suchu a chladu, ideálně nad nulou.
Li-ion články, nabíjecí Ni-MH baterie, primární lithiové články i nabíječky najdete v našem e-shopu, například v kategorii Nabíječky baterií. Nevíte, jaký článek se hodí do vašeho zařízení pro zimní provoz? Napište nám na obchod@baterie-roznov.cz nebo zavolejte na +420 735 346 075, rádi poradíme.