Akumulátory
(445)Skladování elektřiny je jednou z největších výzev současnosti – v době mobilních zařízení a obnovitelné energie. Do této kategorie produktů patří především nabíjecí baterie z toho prvního odvětví. Jedná se o zboží určené pro mobilní zařízení, dálkově ovládané samohybné roboty, ale také náhrady běžných tužkových baterií (AA, AAA), sady článků pro silnoproudá zařízení (elektrické nářadí, RC modely), jakož i komponenty, které budou obzvláště zajímavé pro výrobce elektronických zařízení, tedy nabíjecí baterie určené pro tovární vestavbu do zařízení nebo přímo pro montáž na PCB desku. V závislosti na hledaném produktu si kupující položí jednu z následujících otázek...
Nabíjecí místo tužkových baterií – na co se zaměřit?
Již mnoho let jsou „dobíjecí baterie“, tedy nabíjecí náhrady standardních baterií, skutečnou a cenově atraktivní alternativou. Nákup sady nabíjecích baterií AA nebo AAA a univerzální nabíječky je nákladově efektivní, pohodlné a ekologické řešení. Je to také vynikající a univerzální nápad na praktický dárek. Běžnou chybou spotřebitelů je nákup nabíjecích baterií, které jsou levnější, ale s nižší kapacitou. Tato volba bude nákladově efektivní pouze pro napájení zařízení s nízkou spotřebou energie (bezdrátové myši a klávesnice, dálkové ovladače spotřební elektroniky, hodiny). U ostatních zařízení budou nabíjecí baterie vyžadovat časté nabíjení a rychleji se opotřebují. Mějte na paměti, že jmenovité napětí nabíjecích baterií AA a AAA je nižší než například alkalických baterií (příslušně: 1,2 V a 1,5 V). Starší zařízení nemusí při napájení dobíjecími články fungovat správně. Pozor! Kombinování různých baterií, před kterým varují všichni výrobci elektrických zařízení, může být škodlivé. V případě nabíjecích baterií je tato praxe vyloženě nebezpečná! Může to vést k vážnému poškození zařízení a dokonce i k poškození zdraví (popáleniny).
Jak si sám mohu vybrat náhradu za nabíjecí baterií?
Stává se, že se malé domácí spotřebiče vybavené nabíjecími bateriemi začnou vybíjet častěji a/nebo nefungují správně, a to i navzdory správné údržbě. Pokud zařízení nabízí snadný přístup k nabíjecí baterii instalované uvnitř, můžeme se pokusit ji vyměnit. V katalogu TME nabízíme řadu akupaků, které nahrazují nabíjecí baterie používané v bezdrátových telefonech, holicích strojcích, elektrických zubních kartáčcích atd. Pokud však neznáme podrobné parametry nahrazovaného akupaku (kapacita, typ, napětí, vývod), je třeba si je ověřit nebo podrobně analyzovat obvod. V opačném případě můžeme zařízení trvale poškodit (např. vyhoření stabilizátoru napětí, porucha motoru). Naštěstí většina značkových článků a jejich akupaků má podrobně popsanou specifikaci vytištěnou na pouzdře/obalu nabíjecí baterie.
Jaký typ nabíjecí baterie zvolit pro projekt?
Výběr nabíjecí baterie pro váš projekt není jednoduchý úkol. Můžeme jej dokonce pojmenovat jako umění kompromisu. Typ použitých článků bude mít přímý dopad nejen na provoz zařízení, ale také na jeho konstrukci a obvod. Pojďme tedy stručně probrat otázky, které je třeba zvážit – a to ještě ve fázi návrhu.
Které parametry nabíjecí baterie jsou důležité?
Odpověď na tuto otázku je bohužel následující: všechny. I tak triviální záležitost, jako je typ vývodu, může výrazně ovlivnit realizaci projektu. Výrobce (a dokonce i jednotlivý projektant) by měl zvážit, zda by proces výstavby zařízení měl zohledňovat například fázi bodového svařování lithium-iontových článků, nebo je lepší použít hotový akupak Li-Po? Pokud má spotřebitel možnost vyměnit nabíjecí baterii sám, není lepší se rozhodnout pro její standardní, široce dostupný formát? Dokonce i hmotnost (a zejména těžiště) cílového produktu bude silně záviset na použitém zdroji energie.
Velikost a kapacita
Nejvyšší „hustoty“ akumulované energie se dosahuje v případě lithium-polymerových nabíjecích baterií. Jejich použití je však spojeno s řadou komplikací, které jsou popsány níže. Při použití lithium-iontových článků zvažte použití jejich méně běžných formátů, jako jsou kratší nebo tenčí válce, které umožní lepší využití prostoru v pouzdře cílového zařízení. Bohužel v každém případě bude kapacita článku úzce závislá na jeho kapacitě.
Napětí a intenzita
Ani ty nejlepší DC/DC měniče nedosahují 100% účinnosti. Každý měnič umístěný v obvodu způsobí energetické ztráty a uvolňování tepla. Může se zdát lákavé umístit do zařízení více paralelně spojených článků, mimo jiné pro dosažení vysoké intenzity proudu (to bude důležité při napájení elektromechanických komponent). Důsledkem takového řešení však může být potřeba použití step-up měniče, například pro podsvícený LCD displej. To zase povede ke značné spotřebě energie a snížení životnosti. Navíc při použití mikroprocesorového systému (např. jednodeskového počítače) se v zařízení stejně najde řada měničů a stabilizátorů napětí, jež jsou nezbytné pro provoz centrální jednotky a jejích podskupin. Proto je důležité zvolit takový akupak článků (a obvodových prvků), který umožní optimální napájení celého systému, nejlépe pomocí jediného stabilizátoru (v ideálním případě to bude stabilizátor spřažený s kontrolérem nabíjení a balancérem, ale to není vždy možné).
Typy nabíjecích baterií – stručné porovnání
Vzhledem k tomu, že každý typ nabíjecí baterie má své specifické vlastnosti, uvádíme na závěr zběžné srovnání těchto technologií.
Lithium-polymerové nabíjecí baterie
Jedná se o články s mimořádně vysokým poměrem uložené energie ke kapacitě. Dodávají proud s velkou intenzitou a akupaky lze tvarovat do kvádrových bloků libovolné velikosti. Používají se v kompaktních výrobcích a tam, kde je v krátké době zapotřebí velkého množství energie (např. tzv. startovací zdroje – boostery, které umožňují nastartovat auto navzdory vybití). Bohužel, tyto články se také vyznačují křehkostí, a v případě porušení, přehřátí, nesprávného nabíjení, a dokonce i zvlhnutí akupaku – vysokou nestabilitou. Akupaky Li-Pol jsou z výroby vybaveny systémem balancéru, který chrání výrobek před nesprávným užíváním. Tento obvod však nezaručuje úplnou bezpečnost. Regulátor nabíjení lithium-polymerové nabíjecí baterie musí průběžně sledovat teplotu článků. Hluboké vybíjení akupaku (nebo dlouhodobé skladování za jiných podmínek, než které uvádí výrobce) může vést k degradaci a nevratnému poškození a deformaci.
Lithium-iontové nabíjecí baterie
Jedno z nejpopulárnějších řešení na trhu. Li-Ion články se vyznačují dlouhou životností a snadným použitím. Nabíjí se ve dvou fázích: nejprve udržováním konstantní intenzity a v konečné fázi konstantním napětím. Regulátory nabíjení a balancéry lithium-iontových článků jsou široce dostupné a nejsou drahé (nejlepší je však vybrat nabíječku založenou na jednom ze systémů od známých a osvědčených výrobců). Jsou relativně odolné vůči mechanickým faktorům, i když tepelně „citlivé“. Při spojování do akupaků se vyhněte pájení vodičů přímo na svorky nabíjecí baterie, k tomuto účelu se nejčastěji používají bodové svářečky. Mohou dodávat velmi vysoký proud (což také znamená, že budou nebezpečné v případě zkratu). Jejich rozměr nejčastěji určuje řetězec číslic, např. 18650. Jedná se o způsob zápisu rozměrů nabíjecí baterie. První dvě číslice určují její průměr v milimetrech, poslední tři číslice délku v desetinách milimetru. Takže: 18650 je válec o průměru 18 mm a výšce 65 mm. Jako zajímavost zde lze zmínit, že článek Li-Ion 14500 má stejný rozměr jako baterie velikosti AA, takže k jejich montáži a sestavení do akupaků lze použít standardní pouzdra pro baterie .
Nabíjecí baterie LiFePO4
Lithium-železo-fosfátové články jsou často označovány jako nástupci lithium-iontové technologie. Na rozdíl od nich neobsahují LiFePO4 nabíjecí baterie v elektrodách kobalt. Vyznačují se delší životností, větší stabilitou a srovnatelnými elektrickými parametry. Další výhodou je nízký samovybíjecí proud (čili zůstávají nabité po relativně dlouhou dobu). Výrobní proces umožňuje výrobu těchto nabíjecích baterií se šroubovými svorkami, což usnadňuje a urychluje montáž a spojování článků. Zajišťuje to také nízký odpor spojů a dobré parametry proudu.
Ni-MH nabíjecí baterie
Celým názvem „nikl-metal hydridové“ nabíjecí baterie. Nejčastěji se používají jako spotřebitelské baterie. Vyžadují pulzní nabíjení (nejlépe v procesorové nabíječce), protože připojení ke zdroji stejnosměrného proudu jím škodí. Tento typ článků je také citlivý na hluboké vybíjení.
Ni-Cd nabíjecí baterie
Nikl-kadmiové články se svou konstrukcí, aplikací a elektrickými parametry podobají Ni-MH akumulátorům, i když dosahují nižší hustoty energie. Je třeba mít na paměti, že nabíjecí baterie tohoto typu jsou zatíženy tzv. „paměťovým efektem“. Jinými slovy, jejich kapacita se snižuje, pokud nebudou pravidelně vybíjeny a znovu plně nabíjeny. Pro potenciálního kupujícího bude nejdůležitější informací skutečnost, že tento typ nabíjecích baterií je z ekologických důvodů v současné době stahován z nabídky TME.
Sklad:
