Datasheet (technická specifikace výrobce) je jediný dokument, kterému se u Li-ion článku dá věřit víc než potisku na obalu nebo názvu v e-shopu. Každé číslo v něm ale platí jen za konkrétních podmínek a bez nich nic neříká. Projdeme typický datasheet bod po bodu a ukážeme si ho na článku Samsung INR18650-30Q, který máme v nabídce.
Kde datasheet najít a jak je uspořádaný
Velcí výrobci (Samsung SDI, LG Energy Solution, EVE, DMEGC) vydávají ke každému článku dokument nazvaný obvykle Product Specification nebo Specification of Product. Má číslo verze a datum, a to se vyplatí sledovat: předběžná verze (Tentative, Draft) se od finální může v několika hodnotách lišit. Například Samsung 25R má v předběžné specifikaci z roku 2013 povolené nabíjení do 50 °C povrchu článku, ve finální verzi z roku 2016 je to 0 až 45 °C okolí.
Struktura bývá u všech výrobců podobná: nejdřív tabulka hlavních parametrů (kapacita, napětí, proudy, hmotnost, teploty), pak popis zkušebních podmínek, výkres s rozměry a nakonec bezpečnostní pokyny. Vedle specifikace existuje ještě bezpečnostní list (SDS), ze kterého se dá vyčíst chemie katody a energie ve Wh.
Kapacita: jmenovitá, minimální a podmínky měření
V datasheetu najdete obvykle dvě až tři kapacity:
- Typická nebo jmenovitá (nominal, typ.) – hodnota, kterou má průměrný kus. Často je to číslo z obalu.
- Minimální (min.) – garance výrobce. Pod ni by nový článek za stanovených podmínek klesnout neměl.
- Kapacita při vyšším proudu (rated) – některé specifikace uvádějí i kapacitu při rychlém vybíjení, která je o něco nižší.
Klíčové jsou podmínky. Standardní kapacita se měří při malém proudu, nejčastěji 0,2C (C je proud, který by článek vybil za hodinu; u 3000mAh článku je 1C = 3A, 0,2C = 600mA), při pokojové teplotě a do koncového napětí uvedeného v témže řádku. Samsung 30Q má jmenovitě 3000mAh, minimálně 2950mAh (vybíjení 600mA do 2,5V) a minimálně 2900mAh při vybíjení 10A. Kdo „změří“ kapacitu při 2A a vyjde mu méně než 3000mAh, nemusí mít vadný kus – jen měřil jinak. Jak měřit správně, popisujeme v článku /blog/jak-zmerit-kapacitu-li-ion-clanku/.
Napětí: jmenovité, nabíjecí a koncové
Jmenovité napětí
Průměrné napětí během vybíjení. U většiny článků 3,6V, u některých novějších o něco víc (LG MJ1 3,635V, Samsung 53G 3,63V). Slouží hlavně k výpočtu energie: Wh = jmenovité napětí × kapacita v Ah. Samsung 30Q: 3,6V × 3,0Ah = 10,8Wh.
Nabíjecí napětí
Napětí, na kterém nabíječka přejde z fáze konstantního proudu (CC) do fáze konstantního napětí (CV). U běžných Li-ion článků 4,20V, LG u MJ1 uvádí toleranci ±0,05V. Pozor na rozdíl mezi maximálním nabíjecím napětím a napětím pro deklarovanou životnost: Samsung 53G se smí nabíjet do 4,2V, ale zkouška 1000 cyklů probíhá při nabíjení jen do 4,15V.
Koncové (vybíjecí) napětí
Nejnižší napětí, do kterého se článek smí vybít. Nejčastěji 2,5V, ale ne vždy: Samsung 35E má koncové napětí 2,65V. Zařízení nebo ochranný obvod (BMS) musí vybíjení ukončit dřív. Hlubší vybití článek poškozuje.
Nabíjecí proudy: standardní a maximální
Datasheet obvykle uvádí dva nabíjecí proudy:
- Standardní nabíjení – proud, při kterém výrobce měří kapacitu (obvykle 0,5C), včetně proudu, při kterém se nabíjení ukončí ve fázi CV (ukončovací proud). U 30Q je to 1,5A s ukončením při 150mA, nabití trvá zhruba 135 min.
- Maximální nabíjení – nejvyšší dovolený proud. U 30Q 4A (ukončení 100mA, zhruba 65 min). U 35E jen 2A a výrobce dodává, že pro deklarovanou životnost platí nabíjení 1020mA.
Pro běžné nabíjení v nabíječce stačí proud kolem 0,5C nebo nižší. Rychlé nabíjení na maximum článek více zatěžuje.
Maximální trvalý vybíjecí proud
Nejčastěji zneužívaný parametr. Datasheet rozlišuje trvalý (continuous) proud a případně vyšší proud s podmínkou nebo krátkodobý. Samsung 30Q: trvale 15A, 30A jen tehdy, když zařízení vybíjení vypne při teplotě povrchu článku 80 °C. Samsung 35E: trvale 8A, 13A výslovně „ne pro trvalé vybíjení“. Samsung 53G uvádí max. 15,9A s poznámkou, že maximální proud negarantuje životnost; cyklová zkouška probíhá při 5,3A.
U některých článků závisí dovolený proud na teplotě. LG M50LT připouští 14,4A jen mezi 10 a 25 °C, při 25 až 55 °C už jen 7,2A a v mrazu 2,4A. Pokud prodejce uvádí jediné „maximální“ číslo, je dobré dohledat, ke kterému řádku datasheetu patří. Souvislosti proudu a kapacity rozebíráme v článku /blog/vybijeci-proud-c-rate-high-drain/.
Vnitřní odpor: AC impedance při 1kHz
Výrobci uvádějí nejčastěji AC impedanci při 1kHz, měřenou střídavým signálem po standardním nabití nebo při stavu z výroby. Je to horní hranice pro nový článek, ne typická hodnota. Samsung 30Q: ≤ 26mΩ, Samsung 25R: ≤ 18mΩ, LG MJ1: ≤ 40mΩ, Samsung 53G: ≤ 16,0mΩ při 30 % nabití.
AC odpor je nižší než stejnosměrný (DC) odpor, který se projeví pod zátěží, a obě čísla nelze přímo srovnávat. Hodnota z levného testeru měřená dvouvodičově navíc obsahuje odpor hrotů a kontaktů. Víc v článku /blog/vnitrni-odpor-li-ion-clanku/.
Hmotnost a rozměry
Rozměry se uvádějí jako maximální nebo jako jmenovité s tolerancí. Samsung 30Q: max. 18,40 × 65,00 mm, max. 48,0 g. Samsung 35E: max. 18,55 × 65,25 mm, max. 50 g. Rozměr bývá včetně smršťovacího obalu. Pro konstruktéra je důležitá maximální hodnota, protože rozhoduje, zda článek projde pouzdrem nebo držákem.
Hmotnost je zároveň užitečná kontrola pravosti: článek 18650, který deklaruje 3000mAh a váží výrazně méně než hodnota z datasheetu, je podezřelý.
Teplotní rozsahy pro nabíjení a vybíjení
Datasheet uvádí zvlášť teplotu pro nabíjení a pro vybíjení. Všímejte si, zda jde o teplotu okolí, nebo povrchu článku – výrobci to rozlišují.
- Nabíjení: u článků zmíněných v tomto článku 0 až 45 °C (teplota okolí, u 35E povrchu). Pod 0 °C nabíjení nepovoluje žádný z nich: v mrazu se na anodě usazuje kovové lithium, článek ztrácí kapacitu a hrozí vnitřní zkrat.
- Vybíjení: typicky −20 až 60 °C, ale Samsung 35E jen od −10 °C (povrch článku).
Cyklická životnost a její podmínky
Číslo „500 cyklů“ samo o sobě neříká nic. Datasheet vždy uvádí, kolik procent kapacity musí po daném počtu cyklů zůstat a za jakých podmínek se cykluje:
| Článek | Zbývající kapacita | Počet cyklů | Nabíjení / vybíjení při zkoušce |
|---|---|---|---|
| Samsung 30Q | ≥ 60 % | 250 | 4A do 4,20V / 15A do 2,5V |
| Samsung 35E | ≥ 60 % | 500 | 1020mA / 3400mA do 2,65V |
| LG MJ1 | 80 % | 400 | 1500mA do 4,20V / 4000mA do 2,50V |
| Samsung 53G (Ver. 2) | 80 % | 1000 | 1749mA do 4,15V / 5300mA do 3,0V |
Samsung 30Q tedy nemá „jen 250 cyklů“ – zkouška probíhá při plném nabíjecím i vybíjecím proudu, což je velmi tvrdý provoz. U 53G je naopak zkouška mírnější (nabíjení proudem 0,33C jen do 4,15V, vybíjení do 3,0V). Čísla cyklů různých článků proto srovnávejte vždy i s podmínkami. Co životnost zkracuje v praxi, popisujeme v článku /blog/zivotnost-li-ion-clanku-cykly/.
Ukázka: Samsung INR18650-30Q v jedné tabulce
Takto vypadají hlavní údaje ze specifikace Samsung SDI (verze 1.0 z roku 2020), přepsané do češtiny:
| Parametr | Hodnota | Jak ji číst |
|---|---|---|
| Kapacita jmenovitá / min. | 3000mAh / 2950mAh | min. při vybíjení 600mA do 2,5V |
| Kapacita při 10A | min. 2900mAh | při vysokém proudu o něco méně |
| Jmenovité napětí | 3,6V | energie cca 10,8Wh |
| Nabíjecí napětí | 4,20V | metoda CC-CV |
| Nabíjecí proud standardní / max. | 1,5A / 4A | ukončení 150mA, resp. 100mA |
| Max. trvalý vybíjecí proud | 15A | 30A jen s vypnutím při 80 °C povrchu |
| Koncové napětí | 2,5V | níž článek nevybíjet |
| AC impedance 1kHz | ≤ 26mΩ | horní hranice, nový článek |
| Hmotnost / rozměry | max. 48,0 g / max. 18,40 × 65,00 mm | maximální hodnoty |
| Teplota nabíjení / vybíjení | 0 až 45 °C / −20 až 60 °C | teplota okolí |
| Cyklická životnost | ≥ 60 % po 250 cyklech | při 4A nabíjení / 15A vybíjení |
Článek Samsung 30Q nabízíme jako 1 ks se dvěma izolačními kroužky nebo jako balení 5 ks. Pro srovnání s kapacitními články se podívejte na LG INR18650-MJ1 nebo Samsung INR18650-35E.
Shrnutí: na co se v datasheetu dívat
- Kapacita: rozlišujte typickou a minimální, kontrolujte proud a koncové napětí měření.
- Napětí: nabíjet do 4,20V (není-li uvedeno jinak), vybíjet nejvýš do koncového napětí konkrétního článku.
- Proudy: trvalý vybíjecí proud je mez, ne pracovní bod; vyšší čísla mívají podmínku.
- Vnitřní odpor: AC 1kHz je horní mez pro nový kus a nesrovnává se s DC měřením.
- Teploty: nikdy nenabíjet pod 0 °C a nad horní mez.
- Cykly: počet cyklů bez procent a podmínek zkoušky nemá vypovídací hodnotu.
- Verze dokumentu: předběžná specifikace se může lišit od finální.
Čísla na obalu nebo v názvu produktu bývají zjednodušená. Když si nejste jistí, který údaj platí, dejte přednost datasheetu výrobce.
Originální články 18650 a 21700 najdete v kategorii Li-ion baterie 18650 a Li-ion baterie 21700. Pokud potřebujete k některému článku z naší nabídky dohledat parametr ze specifikace, napište nám na obchod@baterie-roznov.cz nebo zavolejte na +420 735 346 075.