Li-ion článek 18650 nebo 21700 se prodává buď „holý“, nebo s malou ochrannou elektronikou přidanou přímo na článek. Té se říká ochranný obvod, zkráceně PCB (z anglického printed circuit board, deska plošných spojů), někdy PCM (protection circuit module). Vysvětlujeme, co ochrana dělá, proč chráněné články nenajdete v bateriích nářadí ani vysavačů a kdy je naopak nutná. Rovnou říkáme, že všechny Li-ion články v naší nabídce jsou nechráněné.
Co je ochranný obvod na článku
Chráněný článek je obyčejný průmyslový článek, ke kterému někdo další (většinou firma, která články přebaluje pod vlastní značkou) přidal na záporný pól malou destičku s elektronikou. Od destičky vede po boku článku tenký kovový pásek ke kladnému pólu a celé se to zabalí do nové fólie. Článek tím získá nový obal, často i jiné jméno, a o kus se prodlouží.
Srdcem destičky je ochranný integrovaný obvod. Výrobci těchto obvodů je popisují jako ochranu jednočlánkové Li-ion baterie proti přebití, hlubokému vybití a nadproudu. Obvod hlídá napětí článku a proud, který jím teče, a když je některá hodnota mimo povolený rozsah, rozepne spínací tranzistory (MOSFET) v cestě proudu. Článek se tím na chvíli odpojí od nabíječky nebo od spotřebiče.
Proti čemu ochrana chrání a proti čemu ne
Ochranný obvod je pojistka pro situace, kdy selže nebo chybí řízení v zařízení:
- Přebití – když nabíječka nedokáže nabíjení ukončit a napětí stoupá nad povolenou mez. Výrobci článků uvádějí nabíjecí napětí 4,20V ±0,05V.
- Hluboké vybití – když spotřebič odebírá proud i ve chvíli, kdy je článek prakticky prázdný. Podvybití podle výrobců zhoršuje vlastnosti článku a nabíjet takový článek je riskantní.
- Nadproud a zkrat – například když se článek v kapse dotkne klíčů nebo mincí.
Ochrana ale nenahradí správné zacházení. Nezachrání článek s poškozenou fólií nebo promáčknutým pláštěm, zpravidla nehlídá teplotu, takže nezabrání nabíjení v mrazu ani přehřátí na slunci a nepomůže, když článek spadne do vody. Je to poslední pojistka, ne důvod k nedbalosti. Základní pravidla shrnujeme v článku Bezpečnost Li-ion článků: 12 pravidel.
Proč jsou chráněné články delší
Destička s elektronikou, kontaktní plíšek a zpravidla i přivařený výstupek na kladném pólu (button top) mají svou tloušťku. Zatímco nechráněný článek 18650 měří na délku zhruba 65 mm, chráněné články bývají o několik milimetrů delší. Jeden z výrobců svítilen uvádí u svého chráněného článku 18650 délku 69 mm a u chráněného 21700 délku 76 mm, oproti zhruba 70 mm u běžného článku 21700.
| Článek | Ochrana | Rozměr (Ø × délka) | Zdroj |
|---|---|---|---|
| LG INR18650 MJ1 | ne | 18,4 × 65,0 mm (max. 65,2 mm) | datasheet LG |
| DMEGC INR18650-25P | ne | 18,25 × 64,95 mm | datasheet DMEGC |
| EVE INR21700/50E | ne | 21,15 × 70,15 mm | datasheet EVE |
| chráněný článek 18650 (příklad) | ano | 18,6 × 69 mm | katalog výrobce svítilen |
| chráněný článek 21700 (příklad) | ano | 21,5 × 76 mm | katalog výrobce svítilen |
Pár milimetrů rozhoduje o tom, jestli článek do zařízení vůbec zasunete a jestli v něm drží kontakty. Delší chráněný článek se nemusí vejít do těsného držáku, nabíječky ani do baterie, kde jsou články pevně vedle sebe. Opačně zase kratší nechráněný článek s plochým pólem (flat top) nemusí ve svítilně stavěné na chráněné články dosáhnout na kontakt. Podrobněji o tvaru pólů píšeme v článku Flat top vs. button top.
Proč se do packů s BMS a do nářadí dávají nechráněné články
Baterie do aku nářadí, vysavačů nebo elektrokol se skládají z více článků a mají vlastní elektroniku, které se říká BMS (battery management system, systém řízení baterie). BMS hlídá napětí jednotlivých článků nebo jejich skupin, proud celé baterie a často i teplotu. Dělá tedy totéž co ochrana na článku, jen pro celou baterii najednou. Výrobci článků s tím počítají: například LG ve specifikaci článku MJ1 uvádí, že ochrana patří do baterie nebo nabíječky, a Samsung požaduje, aby systém měl ochranu proti vybití pod koncové napětí.
Ochrana na každém článku by v takové baterii byla navíc a přinášela by nevýhody:
- Rozměry – delší články se nevejdou do držáků navržených na 65 mm nebo 70 mm.
- Proud – spínací tranzistory a pásek po boku článku přidávají do cesty proudu další odpor a ochrana má vlastní proudový limit. Výkonový (high-drain) článek, který zvládne desítky ampér, by tak byl omezen elektronikou, ne vlastní chemií.
- Spojování – články v bateriích se spojují niklovými pásky přivařenými přímo k pólům. Proto se pro baterie používají průmyslové články s plochým pólem bez dalších vrstev.
- Samovybíjení – ochranný obvod sám trochu odebírá. Podle Battery University přidává asi 3 % za měsíc navíc k přirozenému samovybíjení článku.
Proto výrobci jako Samsung SDI, LG, EVE nebo DMEGC dodávají své články 18650 a 21700 bez ochrany. Chráněné verze vznikají až dodatečně u dalších firem.
Kdy nechráněný článek nepoužívat
Nechráněný článek patří jen do zařízení nebo baterie, která má vlastní ochranu proti přebití, hlubokému vybití a zkratu. Pokud si nejste jisti, že ji vaše zařízení má, nechráněný článek do něj nedávejte.
Typicky jde o tyto situace:
- Svítilna, čelovka nebo jiné zařízení, jehož výrobce v návodu požaduje chráněný článek. Některé svítilny nemají hlídání vybití a svítí, dokud článek úplně nevyčerpají. Více v článku Jak vybrat Li-ion článek do svítilny nebo čelovky.
- Jednoduché držáky a nabíječky, které ochranu výslovně vyžadují. Vždy si přečtěte návod. Pokud výrobce nabíječky píše, že články musí mít ochranné obvody, nechráněný článek do ní nepatří.
- Zařízení bez jakékoli elektroniky, kde je článek připojený rovnou ke spotřebiči, například přes vypínač.
- Volné nošení článků v kapse nebo tašce bez krabičky. Nechráněný článek nemá nic, co by zastavilo zkrat.
Naopak tam, kde je článek součástí baterie s BMS, nebo v zařízení, které nabíjení i vybíjení samo řídí a hlídá, je nechráněný článek správná volba.
Naše články jsou nechráněné
Všechny Li-ion články, které prodáváme, jsou průmyslové články bez ochranné elektroniky. Patří sem třeba LG INR18650 MJ1, Samsung INR18650-25R, EVE INR18650/30P, DMEGC INR18650-25P nebo EVE INR21700/50E. Celou nabídku najdete v kategoriích Li-ion baterie 18650 a Li-ion baterie 21700. Chráněné články v nabídce nemáme.
Naše články jsou určené do zařízení a baterií s vlastní ochranou. Pokud vaše zařízení chráněný článek vyžaduje, kupte si chráněný. Hotové náhradní baterie do nářadí, například náhradu za Makita BL1830, mají podle popisu produktu vlastní BMS.
Jak vybrat: chráněný, nebo nechráněný?
| Použití | Vhodný článek |
|---|---|
| Baterie s BMS (nářadí, vysavač, elektrokolo) | nechráněný, s plochým pólem |
| Zařízení, které podle výrobce samo hlídá nabíjení i vybíjení | nechráněný, pokud se vejde a sepne kontakty |
| Svítilna nebo čelovka, jejíž návod požaduje chráněný článek | chráněný |
| Nabíječka nebo držák, který vyžaduje ochranné obvody | chráněný |
| Zařízení bez elektroniky, nejasný původ, chybí návod | chráněný, nebo raději ověřit u výrobce zařízení |
Tip: Než článek koupíte, změřte délku prostoru pro článek a podívejte se do návodu zařízení. Najdete tam, jestli zařízení počítá s chráněným článkem a jaký tvar kladného pólu potřebuje. Rozdíly mezi formáty vysvětlujeme v článku 18650, nebo 21700? Jak vybrat Li-ion článek.
Shrnutí
- Ochranný obvod na článku odpojí článek při přebití, hlubokém vybití a nadproudu nebo zkratu.
- Kvůli destičce a kontaktům jsou chráněné články o několik milimetrů delší a mají proudový limit daný elektronikou.
- V bateriích s BMS a v nářadí se používají nechráněné články. Ochranu tam zajišťuje BMS pro celou baterii.
- Do zařízení bez vlastní ochrany nebo tam, kde výrobce chráněný článek požaduje, nechráněný článek nedávejte.
- Všechny naše Li-ion články jsou nechráněné.
Nevíte si rady, jestli se nechráněný článek do vašeho zařízení hodí? Pošlete nám typ zařízení na obchod@baterie-roznov.cz nebo zavolejte na +420 735 346 075. Rádi poradíme, který článek z naší nabídky zvolit, a řekneme i to, kdy od nás článek kupovat nemáte.