Jak nabíjet Li-ion články 18650 a 21700

Li-ion článek 18650 nebo 21700 se nabíjí jinak než tužkové Ni-MH baterie: přesně hlídaným napětím, předepsaným proudem a jen v teplotách, které povoluje výrobce. Když se tyto tři podmínky dodrží, článek vydrží stovky cyklů a nabíjení je bezpečné. Projdeme, jak proces probíhá, co o něm říkají datasheety konkrétních článků a podle čeho vybrat nabíječku.

Metoda CC/CV: dvě fáze nabíjení

Datasheety (technické listy) článků Samsung SDI, LG i EVE předepisují stejnou metodu: CC/CV. Zkratka znamená „konstantní proud / konstantní napětí“.

1. Fáze CC (konstantní proud). Nabíječka do článku posílá stálý proud, například 1000mA. Napětí článku přitom postupně stoupá. Tato fáze dodá většinu energie.
2. Fáze CV (konstantní napětí). Jakmile napětí dosáhne 4,20V, nabíječka ho drží a dál nezvyšuje. Proud do článku sám klesá, jak se článek dosycuje.
3. Ukončení. Když proud klesne na hodnotu, kterou určil výrobce, nabíjení skončí.

Správná nabíječka po ukončení článek už dál nenabíjí. Pokud vám nabíječka po rozsvícení kontrolky „nabito“ článek dál ohřívá, nepoužívejte ji.

Proč právě 4,20V

Konečné nabíjecí napětí je u běžných Li-ion článků 4,20V s tolerancí ±0,05V. Tuto hodnotu uvádí například Samsung u typu INR18650-25R i LG u typu INR18650-MJ1. Překročení napětí článek poškozuje a zvyšuje riziko, proto je přesnost nabíječky v tomto bodě podstatnější než její rychlost.

Nižší konečné napětí naopak vadí jen tím, že článek není nabitý úplně. Některé datasheety s tím přímo počítají: EVE u článku INR21700/50E povoluje 4,20V jen při nabíjení proudem 0,2C, při 0,5C předepisuje konec na 4,15V a při 1C na 4,10V. Samsung u 21700 typu 53G udává pro deklarovanou životnost 4,15V. Proud „C“ je násobek kapacity: 0,5C u článku 3000mAh je 1500mA. Kde tyto údaje v technickém listu najít, popisujeme v článku /blog/jak-cist-datasheet-li-ion-clanku/.

Ukončovací proud: kdy je článek nabitý

Ve fázi CV proud plynule klesá. Bod, kdy nabíječka skončí, je v datasheetu uveden jako ukončovací proud (anglicky „cut-off current“). U článků 18650 a 21700 je typicky mezi 0,02C a 0,05C, tedy desítky až nízké stovky mA:

Zdroj: datasheety výrobců. Doby nabíjení uvádí výrobce jen u některých typů.

Některé jednoduché nabíječky neukončují podle proudu, ale jen podle časovače nebo podle samotného dosažení 4,20V. Článek pak bývá nabitý méně, než by mohl. To není nebezpečné, jen to vysvětluje, proč dvě nabíječky „nabijí“ stejný článek na různou kapacitu.

Standardní, nebo rychlé nabíjení?

Z tabulky je vidět, že datasheet obvykle uvádí dva proudy. Standardní nabíjecí proud je ten, se kterým výrobce měří kapacitu. Zkoušku životnosti dělá často za jiných podmínek a uvádí je v datasheetu zvlášť. Maximální proud je horní hranice, kterou článek snese. U některých typů výrobce výslovně píše, že s ním deklarovaná životnost neplatí (Samsung 35E, 53G). Rychlé nabíjení tedy článek hned nezničí, ale může zkrátit počet cyklů, které vydrží.

Prakticky: pro běžné použití ve svítilně, čelovce nebo měřicím přístroji nabíjejte proudem kolem 0,5C nebo nižším. Nižší proud než standardní článku neškodí, nabíjení jen trvá déle. U článků 21700 s vysokou kapacitou, jako je Samsung INR21700-53G, výrobce počítá dokonce jen s 0,33C.

Nabíjení v mrazu: pod 0 °C ne

Ze všech datasheetů, které máme k dispozici, žádný nepovoluje nabíjení pod 0 °C. Společný rozsah je 0 až 45 °C. Některé typy jsou přísnější: EVE 50E dovoluje v rozmezí 0–15 °C nabíjet nejvýš proudem 0,2C.

Důvod je chemický. Za nízké teploty se lithium nestačí ukládat do grafitové záporné elektrody a usazuje se na jejím povrchu jako kov (tzv. lithium plating). Článek tím trvale ztrácí kapacitu a vzniklé jehličky (dendrity) mohou časem způsobit vnitřní zkrat. Poškození se nemusí projevit hned.

Vybíjení v zimě je jiná situace: v rozsahu, který povoluje výrobce (u většiny uvedených typů od −20 °C, u Samsungu 35E od −10 °C), dává článek v mrazu méně kapacity, ale nepoškozuje se. Pokud tedy svítilnu nebo čelovku používáte venku, nechte ji před nabíjením v teple vytemperovat na pokojovou teplotu. Podrobněji v článku /blog/baterie-v-zime-a-mrazu/.

Proč Li-ion nepatří do nabíječky na Ni-MH

Nabíječka na Ni-MH tužkové baterie pracuje s úplně jiným napětím i jiným způsobem ukončení. Ni-MH článek má jmenovité napětí 1,2V a chytrá nabíječka pozná konec nabíjení tak, že napětí vystoupá na vrchol a potom mírně poklesne (metoda −ΔV), případně podle teploty. Li-ion článek s napětím 3,6V se takto nechová, žádný pokles napětí na konci nevytvoří a nabíječka na Ni-MH nemá hranici 4,20V. Výsledkem může být přebití se všemi riziky.

Platí to i obráceně: do Li-ion nabíječky nedávejte Ni-MH ani alkalické baterie. A nikdy nenabíjejte primární (nenabíjecí) články, například lithiové 3,6V typu ER14505, i když mají stejné rozměry jako nabíjecí. Rozdíly vysvětlujeme v článku o /blog/primarni-lithiove-clanky-3-6v-jak-vybrat/.

Jak vybrat nabíječku

• Konečné napětí 4,20V a metoda CC/CV. To je základ. Nabíječka by měla uvádět napětí výslovně.
• Proud na slot. Hledejte proud na jeden článek, ne součet všech slotů. Pro běžné 18650 stačí 0,5–1A.
• Nezávislé sloty. Každý článek by se měl nabíjet a ukončovat samostatně, i když do nabíječky vložíte články v různém stavu.
• Velikost a typ článku. Ověřte, že se do slotu vejde 18650, nebo i 21700. Pozor na rozdíl mezi chráněnými a nechráněnými články: chráněné mají v pouzdře elektroniku, jsou delší a do některých nabíječek se nevejdou. Některé nabíječky jsou naopak podle výrobce určené jen pro chráněné články. Rozdíl popisujeme v článku /blog/chranene-vs-nechranene-clanky/.
• Indikace stavu. Kontrolka, která rozliší nabíjení a nabito, je minimum.

Nabíječky v naší nabídce

Nabíječka pro 2× Li-ion 18650 HD-999A nabíjí jeden nebo dva články 18650 napětím 4,2V a proudem až 1000mA na každý slot. Stav ukazuje LED: červená nabíjí, zelená nabito. Rozměry jsou 10,5 × 6 × 3,5 cm. Pozor: návod distributora uvádí, že vkládané články musí mít ochranný obvod. Články 18650, které nabízíme, jsou nechráněné. Před koupí si proto ověřte, jaké články do ní budete dávat, a v případě nejasností nám napište.

Nabíječka-powerbanka pro 1× Li-ion 18650 se napájí přes Micro USB (5V / 1A) a přes výstup USB-A (5V / 1A) může z vloženého článku dobít telefon. Kontrolka při nabíjení bliká a po nabití svítí. Rozměry jsou 25 × 99 mm, článek není součástí balení. Kvůli rozměrům se do ní nevejdou články s vestavěnou ochrannou elektronikou, je tedy pro běžné nechráněné 18650. Nabíjecí proud článku výrobce neuvádí.

Obě nabíječky najdete v kategorii Nabíječky baterií. Žádná z nich není určená pro formát 21700.

Bezpečné nabíjení v praxi

• Nabíjejte na nehořlavé podložce, mimo dosah dětí a hořlavých materiálů, a nenechávejte nabíječku bez dozoru přes noc nebo při odchodu z domu.
• Před vložením zkontrolujte polaritu a čisté kontakty.
• Nabitý článek z nabíječky vyjměte.
• Pokud se článek při nabíjení výrazně zahřívá, nabíjení přerušte a článek dál nepoužívejte.
• Články na dlouhodobé uskladnění nenabíjejte na 100 %. Výrobci je dodávají jen částečně nabité (Samsung 25R 50 %, 35E 30 %).

Shrnutí

• Li-ion 18650 a 21700 se nabíjí metodou CC/CV do 4,20V (±0,05V).
• Nabíjení končí, když proud ve fázi CV klesne na 0,02–0,05C, typicky 50–150mA.
• Standardní proud bývá 0,5C, u kapacitních 21700 i 0,33C. Maximální proud článek snese, ale může zkrátit jeho životnost.
• Pod 0 °C nenabíjet, rozumná horní hranice je 45 °C.
• Nabíječka na Ni-MH pro Li-ion nepatří, a primární lithiové články se nenabíjejí vůbec.

Články pro vaše zařízení najdete v kategoriích Li-ion baterie 18650 (například LG INR18650-MJ1 nebo Samsung INR18650-25R) a Li-ion baterie 21700. Pokud si nejste jistí, jakou nabíječku nebo článek zvolit, napište nám na obchod@baterie-roznov.cz nebo zavolejte na +420 735 346 075.