Na otázku „kolik cyklů vydrží Li-ion článek“ neexistuje jedno číslo. Výrobce vždy uvádí, kolik kapacity zbude po určitém počtu cyklů a za jakých podmínek. Stejný článek vydrží v mírném režimu více cyklů než při plné zátěži. V článku vysvětlíme, jak údaj o životnosti v datasheetu číst, co článek opotřebovává nejvíc a co můžete udělat sami, aby vydržel déle.
Jak výrobci definují cyklickou životnost
Jeden cyklus znamená jedno nabití a vybití za předepsaných podmínek. V datasheetu (technické specifikaci výrobce) najdete u cyklické životnosti vždy tři údaje:
- hranici kapacity, například 80 %, 70 % nebo 60 % původní kapacity,
- počet cyklů, po kterém má článek tuto hranici ještě splnit,
- podmínky zkoušky: nabíjecí proud a napětí, vybíjecí proud a napětí, při kterém se vybíjení ukončí, případně teplotu.
Hranice kapacity neznamená, že článek přestane fungovat. Je to jen dohodnutý bod, ke kterému se zkouška vztahuje. Článek s 60 % kapacity dál pracuje, jen vydrží na jedno nabití kratší dobu.
Z toho plyne praktický závěr: dva údaje o životnosti nelze porovnat, pokud neznáte podmínky. „250 cyklů“ při vybíjení 20A a „1000 cyklů“ při vybíjení 2,5A neříkají, že jeden článek je čtyřikrát lepší. Popisují dvě úplně jiné zkoušky. Podrobněji se čtení specifikací věnujeme v článku /blog/jak-cist-datasheet-li-ion-clanku/.
Co uvádějí datasheety u článků, které prodáváme
Následující tabulka shrnuje cyklickou životnost podle specifikací výrobců. Všimněte si, jak se liší podmínky zkoušek.
| Článek | Zbývající kapacita | Po počtu cyklů | Podmínky zkoušky (nabíjení / vybíjení) |
|---|---|---|---|
| Samsung INR18650-25R | ≥ 60 % | 250 cyklů | 4A do 4,20V / 20A do 2,5V |
| Samsung INR18650-30Q | ≥ 60 % | 250 cyklů | 4A do 4,20V / 15A do 2,5V |
| EVE INR18650/30P | ≥ 60 % | 250 cyklů | 4,0A / 15A do 2,50V (teplotní pojistka 75 °C) |
| DMEGC INR18650-25P | ≥ 80 % | 300 cyklů | 2,5A / 20A (teplotní pojistka 80 °C) |
| LG INR18650-MJ1 | 80 % | 400 cyklů | 1500mA do 4,20V / 4000mA do 2,50V |
| Samsung INR18650-35E | ≥ 60 % | 500 cyklů | 1020mA / 3400mA do 2,65V |
| EVE ICR18650/26V | ≥ 70 % | 1000 cyklů | 1,25A / 2,5A do 3,00V |
| DMEGC INR18650-26E | ≥ 80 % | 1000 cyklů | 0,5C / 1C |
| EVE INR21700/50E | ≥ 70 % | 1000 cyklů | 1A / 1A do 3,00V |
| Samsung INR21700-53G | 80 % | 1000 cyklů | 0,33C do 4,15V / 1C do 3,0V |
Výkonové články jako Samsung 25R se zkoušejí rychlým nabíjením a vybíjením velkým proudem, pro který jsou určeny. Proto mají v tabulce „jen“ 250 cyklů. Kapacitní články jako DMEGC 26E nebo EVE 26V se zkoušejí mírnými proudy a dosahují 1000 cyklů. Rozdíl mezi výkonovými (high-drain, určenými pro velké proudy) a kapacitními články vysvětlujeme v článku /blog/vybijeci-proud-c-rate-high-drain/.
Co článek opotřebovává nejvíc
Vysoké nabíjecí napětí
Standardní nabíjecí napětí většiny článků je 4,20V. Některé specifikace ale pro deklarovanou životnost počítají s nižším napětím. Samsung u článku 53G uvádí 1000 cyklů při nabíjení jen do 4,15V. EVE u článku 50E dovoluje rychlejší nabíjení proudem 0,5C jen do 4,15V a proudem 1C jen do 4,10V. Výrobci tím sami naznačují, že nabíjení na plné napětí článek zatěžuje víc. Specifikace Samsung a EVE také výslovně doporučují dlouhodobě skladovat článek při nižším napětí, protože vyšší napětí jeho vlastnosti zhoršuje.
Velké proudy
Maximální proud v datasheetu je mez, kterou článek snese. Neznamená to, že při ní dosáhne deklarované životnosti. Samsung u článku 53G uvádí maximální vybíjecí proud 15,9A (3C) s poznámkou, že pro cyklickou životnost neplatí. Cyklová zkouška probíhá při 1C, tedy 5,3A. U článku 35E je to podobné s nabíjením: maximální nabíjecí proud 2000mA neplatí pro deklarovanou životnost a životnost se zkouší při nabíjení 1020mA. Vysvětlení jednotky C (proud vztažený ke kapacitě článku) najdete v článku o vybíjecím proudu odkazovaném výše.
Teplo
Většina datasheetů povoluje nabíjení jen při teplotě 0 až 45 °C a vybíjení zhruba do 60 °C. Zkoušky výkonových článků velkými proudy navíc probíhají s teplotní pojistkou, která vybíjení přeruší při teplotě povrchu článku 75–80 °C. Vliv tepla je dobře vidět na skladovacích podmínkách: Samsung u článku 35E připouští skladování při teplotě do 25 °C po dobu 1 roku, do 45 °C jen 3 měsíce a do 60 °C jen 1 měsíc. Čím teplejší prostředí, tím kratší dobu výrobce skladování připouští.
Nabíjení v mrazu
Pod 0 °C nepovoluje nabíjení žádný z uvedených datasheetů. Při nabíjení za nízké teploty se na grafitové záporné elektrodě usazuje kovové lithium (tzv. lithium plating). Článek tím trvale ztrácí aktivní lithium, tedy kapacitu, a mohou vzniknout jehlicovité útvary (dendrity), které hrozí vnitřním zkratem. Více v článku /blog/baterie-v-zime-a-mrazu/.
Hluboké vybití
Každý článek má koncové napětí, pod které se nemá vybíjet. U většiny článků je to 2,5V, u Samsung 35E 2,65V a DMEGC 26E 2,75V. Výrobci upozorňují, že podvybití zhoršuje vlastnosti článku a že zařízení musí mít ochranu proti vybití pod tuto hranici. Při hlubokém podvybití se navíc může rozpouštět měděná fólie záporné elektrody. Měď se pak usadí na elektrodách a může způsobit vnitřní zkrat. Hluboce vybitý článek proto znovu nenabíjejte. Více v článku /blog/hluboce-vybity-li-ion-clanek/.
Kalendářní stárnutí: článek stárne i v šuplíku
Kromě cyklů stárne článek i časem, a to i když se nepoužívá. Tomu se říká kalendářní stárnutí. Specifikace výrobců ukazují, že ho urychluje vyšší napětí (tedy vysoký stav nabití) a vyšší teplota. Výrobci také dodávají články z výroby jen částečně nabité: Samsung 35E přibližně na 30 %, Samsung 25R na 50 ±5 %. Datasheety doporučují skladovat v suchu a chladu, Samsung uvádí teplotu pod 25 °C.
Článek se navíc pomalu sám vybíjí. DMEGC u článků 25P a 26E garantuje, že po 28 dnech při 25 °C zůstane alespoň 85 % kapacity. Při velmi dlouhém skladování bez kontroly může samovybíjení stáhnout napětí až pod koncovou hranici. Napětí uložených článků proto čas od času zkontrolujte. Podrobný postup najdete v článku /blog/jak-skladovat-li-ion-clanky/.
Jak životnost prodloužit
- Nenabíjejte vždy na 100 %, pokud to nepotřebujete. Kde zařízení nebo nabíječka umožní nabíjet na nižší napětí, článek vydrží déle. Výrobci sami u některých článků uvádějí pro deklarovanou životnost nebo rychlejší nabíjení 4,15V či 4,10V místo 4,20V.
- Nevybíjejte do úplného dna. Zařízení vypínejte dřív, než ochrana zasáhne na koncovém napětí.
- Volte článek s rezervou. Když zařízení odebírá 10A, je lepší článek s vyšším trvalým proudem než takový, který pracuje na samé hranici svých možností. Naopak do svítilny s malým odběrem je vhodnější kapacitní článek.
- Nabíjejte rozumným proudem. Standardní nabíjecí proud bývá 0,5C nebo nižší. Maximální nabíjecí proud výrobci pro deklarovanou životnost nepočítají, Samsung to u 35E uvádí výslovně.
- Hlídejte teplotu. Nenabíjejte pod 0 °C ani nad 45 °C. Článek ani zařízení nenechávejte za oknem auta na slunci. Pokud se článek při nabíjení výrazně zahřívá, nabíjení ukončete.
- Skladujte částečně nabité a v chladu. Na dlouhé skladování zhruba na 30–50 %, při teplotě pod 25 °C.
- Kupujte články se známým původem. Údaje o životnosti z datasheetu platí jen pro originální nové články. U padělků nebo článků vytěžených z použitých packů se na ně spolehnout nelze.
Shrnutí: jak vybrat článek s ohledem na životnost
Pokud vám jde o co nejvíc cyklů a zařízení neodebírá velký proud, hledejte článek, jehož datasheet uvádí vysoký počet cyklů při mírných podmínkách. Z nabídky to jsou například DMEGC 26E (≥ 80 % po 1000 cyklech) nebo EVE INR21700/50E (≥ 70 % po 1000 cyklech). U formátu 21700 je to také Samsung 53G (80 % po 1000 cyklech při nabíjení do 4,15V). Pokud potřebujete vysokou kapacitu ve formátu 18650, zvažte LG MJ1.
Do aku nářadí a dalších zařízení s velkým odběrem patří výkonové články. Mají v datasheetu méně cyklů, ale zkoušejí se v náročnějších podmínkách. Konkrétní počet cyklů ve vašem zařízení ale nikdo předem neurčí, protože záleží na proudu, teplotě a tom, jak hluboko článek vybíjíte.
Všechny články, které nabízíme, najdete v kategoriích Li-ion 18650 a Li-ion baterie 21700. Pokud si nejste jistí, který článek se pro vaše zařízení hodí, napište nám na obchod@baterie-roznov.cz nebo zavolejte na +420 735 346 075. Rádi poradíme.