Všechny baterie velikosti 18650 (formátový faktor) mají své klady a zápory. Proto je těžké mluvit o tom, které baterie 18650 jsou lepší. Jde spíše o osobní preference a požadavky, které na baterii kladete. Specifikace a funkce baterie závisí na typu použité chemie (elektrolytu).
Chráněné a nechráněné lithium-iontové baterie
Nejprve se podívejme na rozdíl mezi chráněnými a nechráněnými bateriemi 18650. Který z těchto dvou typů je lepší, bude jasné po analýze těchto podmínek. Chráněné (Protected) baterie jsou baterie s malou deskou (regulátorem nabíjení) „všitou“do pouzdra, která má tři nejnutnější funkce: ochranu proti zkratu, ochranu proti hlubokému vybití a překročení povoleného proudu při nabíjení. Spolu s chráněnými existují i nechráněné.(Nechráněné) baterie bez vnitřní desky. Je třeba s nimi zacházet velmi opatrně, zvláště když je provozujete s velmi nízkým odporem.
V závislosti na chemickém složení nechráněné baterie se může buď trvale zhoršit, nebo jednoduše explodovat. Zda je baterie chráněna, zjistíte přečtením malých nápisů na jejím pouzdře. Zkrat přeložený do angličtiny bude Short-circuit, protection - Protection. Pokud jste se setkali s těmito dvěma slovy na stejném řádku, můžete si být jisti, že existuje ochrana. Také jednotlivá slova Ochrana nebo Chráněno řeknou totéž. Bohužel ne všechny baterie píší o přítomnosti malého spasitele v něm. Případně můžete využít vyhledávání informací o baterii u prodejců nebo na internetu. Pokud při výběru baterie dáte do popředí bezpečnost, pak bude zřejmá odpověď na otázku, která baterie 18650 je lepší.
Mechanická ochrana Li-ion baterie
Kromě elektronické vnitřní ochrany baterie existuje také systém mechanické ochrany bez použití desky. Význam takové ochrany je redukován na mechanické přerušení obvodu (činnost mechanického spínače) uvnitř baterie v důsledku překročení určité prahové hodnoty vnitřního tlaku, což ve skutečnosti vede k explozi. Tím se baterie odpojí. Pokud tlak stále roste, automaticky se otevře speciální ventil, který vytáhne elektrolyt. Samotný mechanický spínač je poměrně rozšířený jako dodatečné bezpečnostní opatření v mnoha bateriích, vestavěných s nebo bez regulátoru nabíjení (deska). Přítomnost mechanické ochrany přitom nesmí být vůbec nikde zmíněna, a to ani na pouzdře, ani v popisu technických vlastností na prodejně. V tomto případě stačí pochopit, že baterie s nestabilním chemickým složením dobrý výrobce nikdy nenechá bez ochrany. I když je oficiálně takový zdroj považován za nechráněný, v každém případě bude mít alespoň nějakou mechaniku.
Kapacita Li-ion baterie
Kapacita baterie je vyjádřena v miliampérech za hodinu (mAh nebo mAh) a také vám pomůže určit, která baterie 18650 je nejvhodnější pro použití s vaším zařízením. Čím vyšší je tato hodnota, tím déle baterie vydrží až do úplného vybití. Miliampér za hodinu je odvozenina „ampérů za hodinu“(1 Ah=1000 mAh) používaných pro malé baterie. Aniž bychom zacházeli do fyziky, tato hodnota charakterizuje potenciální sílu proudu baterie, kterou musí vydávat po dobu jedné hodiny, aby se zcela vybila. Samozřejmě nemusí vydávat tak silný proud, ale podle této hodnoty lze snadno posoudit jeho kapacitu. Pomocí jednoduchých výpočtů můžete zjistit, jaký proud bude baterie vyrábět za několik hodin provozurovnost - počet ampérů za jednu hodinu. Čím vyšší je hodnota v ampérech, tím déle může baterie pracovat se stejným výkonem.
Aktuální výstup lithium-iontových baterií
Proudový výstup je dalším parametrem, který charakterizuje baterii. Na pouzdru baterie je proudový výstup označen silou proudu - ampér (A). Čím více ampérů, tím silnější bude baterie „smažit“. Baterie s vysokými ampéry jsou považovány za vysokoproudé (vysoký odběr). Právě počet ampérů určuje, která vysokoproudá baterie 18650 je lepší. Tyto baterie však mají poměrně malou kapacitu. Čím nižší odpor musí baterie pracovat, tím větší proud bude muset dát. A limit tohoto výnosu závisí na popsané hodnotě.
Kapacita baterie určuje sílu proudu v průběhu času a proudový výstup ukazuje tento limit. Na základě těchto dvou parametrů můžete vypočítat maximální životnost baterie s maximálním možným výkonem. Je důležité pochopit, že pokud je proud požadovaný pro konkrétní zařízení větší než maximální proudový výstup baterie, se kterou toto zařízení pracuje, bude to pro baterii přetížení. Životnost baterie při neustálé práci ve velkém zatížení je výrazně snížena.
Ohmův zákon jako metoda ke zjištění, které baterie 18650 jsou lepší z hlediska technických vlastností
Znáte-li jmenovité napětí zdroje energie a odpor zařízení, můžete vypočítat požadovaný proudový výstup,pomocí Ohmova zákona:
I=U/R kde I je proud v ampérech (A), U je napětí ve voltech (V), R je odpor v ohmech (Ohm).
To znamená, že musíte vydělit napětí baterie odporem konečného zařízení. Pomocí vzorce můžete chránit baterii před možným přetížením v provozu a určitě před zkratem. Ohmmetry se používají k měření odporu. Znalost toho, jak provést tyto jednoduché výpočty, vám pomůže určit, která baterie 18650 je nejvhodnější pro použití s konkrétním zařízením.
Všechny baterie typu 18650 jsou dimenzovány na 3,7 voltu. Tato hodnota je však ve většině případů proměnná a závisí na úrovni vybití baterie. Čím více je vybito, tím méně voltů produkuje.
Typy lithium-iontových baterií
Jakou baterii 18650 vybrat a která je lepší – záleží na konkrétní situaci. Znalost vlastností různých typů chemie pomůže pochopit tuto problematiku. Níže jsou uvedeny nejoblíbenější typy chemie baterií 18650:
- Lithium-kob alt - ICR, NCR, LiCoO2 (Lithium Cob alt Oxide).
- Lithiummangan – IMR, INR, NMC, LiMnO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2 (Lithium-manganový oxid).
- Fosforečnan lithný (ferofosfát) – LFP, IFR, LiFePO4 (Lithium-Iron Phosphate).
Uvedené typy baterií jsou druhy lithium-iontových baterií, to znamená, že jsou vyrobeny pomocí lithium-iontové technologie.
Následující informace s popisy typů chemie vám pomohou určit, která Li-ion baterie 18650 je nejlepší.
Rozsah stárnutí, skladování a provozních teplot lithium-iontových baterií
Všechny lithium-iontové napájecí zdroje stárnou. Nezáleží na tom, zda se vůbec používají. Předpokládá se, že po několika letech od data výroby je lze v každém případě bezpečně vyhodit. Každý rok baterie ztrácí přibližně 10 % své nominální kapacity, proto se doporučuje zjistit si před koupí datum výroby. Spolu se stárnutím mají lithiové baterie ještě jednu drobnou nevýhodu – nelze je dlouhodobě skladovat ve vybitém stavu, to je může zničit. Na baterie má také vliv okolní teplota. Lithium-iontové články mají relativně nízký rozsah provozních teplot - od -20 stupňů do +20 stupňů Celsia. To znamená, že jejich používání nebo nabíjení v podmínkách blízkých uvedeným limitům nepříznivě ovlivní elektrolyt.
Lithiové kob altové baterie
Lithium-kob altové baterie mají nejvyšší kapacitu. Lithium-kob altová chemie je velmi nestabilní, proto je třeba ji používat opatrně. Možnost rychlého nabíjení by neměla být povolena při použití metody boost nebo delta V nabíjení. S tímto nabitím lze stabilnější baterii plně nabít během jedné hodiny. Lithium-kob alt je nebezpečné nabíjet tímto způsobem. Rovněž nepoužívejte lithium-kob altovou baterii s takovou zátěží, želze jej vybít za méně než 30 minut. U baterie s touto chemií bez ochrany obě zapálí elektrolyt.
Chemie založená na lithium-kob altové technologii si našla velkou oblibu mezi 18650 bateriemi e-cigaret. Kterého výrobce baterií v této kategorii nejlépe vybrat, je doporučeno podívat se na recenze. Kvůli určité nestabilitě je třeba takové baterie vybírat pečlivě.
Práhová hodnota pro nabití lithium-kob altové baterie je hranice 4,2 voltu. Přeskakování napětí baterie nad tento limit bude znamenat přebití, což se důrazně nedoporučuje. Používání příliš výkonných nabíječek nepříznivě ovlivňuje chemii lithium-kob altu. To poškozuje baterii a zároveň zvyšuje riziko vznícení a výbuchu elektrolytu. Nejlepší je používat pokročilé nabíječky s možností upravit dodávaný proud a aplikovat různá nastavení pro nabíjení. Nejlepší metodou nabíjení by zde byl algoritmus CC / CV - konstantní proud, konstantní napětí (konstantní proud / konstantní napětí).
Kob altové baterie jsou špatně ovlivněny nejen přebíjením, ale také přílišným vybíjením. Špičkový práh pro vybití jsou 3 volty. Pokud budete pokračovat v práci na kob altu po dosažení tohoto napětí baterie, zkazí se a zvyšuje riziko vznícení. V ideálním případě byste měli přestat pracovat na kob altu po 3,5 voltu. Vztah k lithium-kob altové chemiiby měl být nejopatrnější. Přebíjení, nadměrné vybíjení, příliš nízké ohmy při vybíjení, fyzické poškození přispějí ke zhoršení chemie, což nakonec povede k explozi. V případech s velmi vysokým proudem na jedno nabití a velmi nízkým odporem k tomu může dojít okamžitě. Nikl-kob altová chemie je vysoce toxická. Při vznícení uvolňuje plyny, které jsou velmi škodlivé pro zdraví a při vdechování mohou být smrtelné.
Lithium-manganové baterie
Lithium-manganové baterie jsou nejoblíbenější, především díky stabilitě jejich chemie s téměř podobnými vlastnostmi jako kob altové baterie. Mnoho manganových baterií proto nemá regulátor nabíjení a zároveň na ně výrobci hrdě vyvěšují vlajku „bezpečný“.
Manganové baterie jsou schopny pracovat dlouho a tiše při zatížení (s velmi nízkým ohmem). To samozřejmě není v žádném případě dobré, ale na rozdíl od kob altových prvků ty manganové v tomto případě vydrží mnohem déle. Prvky manganu mají dobrou rovnováhu mezi kapacitou a pevností, ale ztrácí kapacitu na kob alt. Opatření pro nabíjení baterií IMR jsou téměř stejná jako u kob altových baterií. Maximální limit je 4,2 voltu. Použití vysokých proudů na jedno nabití nezpůsobí explozi elektrolytu, ale značně jej zkazí. A to samozřejmě závisí na síle dodávaného proudu. Čím silnější bude, tím dojde k rychlejšímu nabíjení, ale horší to bude pro chemii. Doporučený způsob nabíjení je CC/CV. Další plusmanganové články v tom, že jsou schopny odolat hlubokému vybití 2,5 voltu. Ať je to jak chce, neměli byste manganovou baterii často uvádět do takového stavu.
Tento typ elektrolytu se také vyznačuje nepřítomností výbušného efektu. To je způsobeno použitím grafitu jako materiálu anody. V kritických provozních podmínkách (velmi nízký odpor nebo velmi vysoký proud na jedno nabití) bude i nechráněná baterie produkovat plyn, ale nevznítí se ani neexploduje.
Obecně platí, že díky průměrnému výkonu je 18650 lithium-manganových baterií výkonově lepší. Jaké baterie této kategorie vybrat, byste měli hledat v recenzích u každého z výrobců zvlášť.
Lithium-železofosfátové baterie
Fosforečnan lithný (ferofosfát) je nejbezpečnější z rodiny lithium-iontových baterií. To je jejich hlavní rozdíl. Chemická stabilita LFP baterií je dokonce lepší než u manganových baterií. To je způsobeno použitím katody fosforečnanu železa, která má vynikající tepelnou stabilitu a žádnou toxicitu. Téměř všechny železofosfátové baterie nejsou vybaveny regulátorem nabíjení a přivést je k výbuchu nebo požáru bez fyzického poškození vyžaduje hodně úsilí. Dobře zvládají zneužívání, například velmi nízký odpor.
Ferofosfátové články mají nejvyšší životnost (2000 cyklů nabití-vybití) mezi lithium-iontovými. Znevýhody - nízká kapacita, asi o 50 % nižší než u kob altových baterií a asi o 15 % nižší než u manganových baterií. Další vlastností těchto baterií je stabilita napětí při používání, které se až do vybití pohybuje blízko hranice 3,2 V. Tato vlastnost dává ferofosfátovým bateriím více výhod pro jejich použití v sériovém zapojení (pokud jsou baterie sestaveny do obvodu, tedy do baterie). Železo-fosfátové baterie mají nižší proudový výkon než jejich protějšky v chemii, ale najdou se mezi nimi i vysokoproudé. Železofosfátové baterie stárnou o něco pomaleji než jiné lithium-iontové baterie, ale jak je popsáno výše, neměly by být skladovány prázdné.
Při hledání informací o tom, která baterie 18650 je nejlepší pro svítilnu nebo rádiem řízený model, se doporučuje zvolit baterie s touto chemií. Vzhledem k výše popsaným vlastnostem jsou perfektní pro použití v bateriích těchto zařízení.
Chemické složení těchto napájecích zdrojů umožňuje jejich bezpečné nabíjení pomocí zrychlené metody. Ferofosfátové baterie jsou velmi odolné proti přebíjení. Pokud jde o výboj, jeho maximální povolený limit je 2 volty. Ke konci provozu stabilní napětí baterie prudce poklesne. Časté vybíjení pod touto hranicí rychle poškodí baterii.
Konečně
Toto je konec popisu označení baterií, technických charakteristik 18650, které jsou lepší, a různých typů chemie. Doufáme, že tyto informace pomohouurčit, která baterie je vhodná pro konkrétní zařízení. Zde uvedená doporučení a charakteristiky jsou uvedeny velmi stručně. Bateriem jsou věnována celá fóra, webové stránky a dokonce i knihy. Nejúplnější informace o nich nelze dát do jednoho článku. Nemluvíme o tom, že k jejich studiu potřebujete znát spoustu speciálních termínů a elektrochemii obecně.
