Výber nabíjačky batérie má kľúčový vplyv na rýchlosť nabíjania a životnosť batérie. Aj voľba medzi rýchlym a pomalým nabíjaním ovplyvňuje túto stránku starostlivosti o batériu.
Vyhnite sa prebití batérie! Prebitie môže urýchliť predčasné starnutie a môže dokonca viesť k tepelnej nekontrolovateľnosti.
Nabíjačky
Lítiové batérie vo vašom elektrobicykli, kolobežke alebo elektromobile si pri nabíjaní vyžadujú osobitnú starostlivosť. Ak zostanú príliš dlho pripojené k zdroju napájania, môžu sa prebiť a dokonca explodovať – preto ich pripájajte k zdroju napájania len v prípade potreby a nikdy ich nenechávajte bez dozoru dlhšie ako niekoľko hodín naraz.
Lítiové batérie vyžadujú veľmi pomalú rýchlosť nabíjania, aby sa predišlo prebitiu a nebezpečenstvu požiaru, pričom rýchlosť nesmie prekročiť hodnotu potrebnú na dosiahnutie 80% nabitia. Tým sa elektródam poskytne čas na absorpciu lítiových iónov do ich grafitových vrstiev bez toho, aby boli preťažené rýchlym nabíjaním, ako je 4C alebo 10C; hoci rýchlejšie nabíjanie môže v určitých prípadoch stále fungovať, výrazne skráti životnosť batérie.
Nabíjačka batérií by mala byť starostlivo navrhnutá pre každý typ batérie, ktorú bude nabíjať, a mala by byť vybavená mikroprocesorom, ktorý analyzuje jej technický stav a určuje jej schopnosť prijať plné nabitie. To umožňuje nabíjačke primerane prispôsobiť nabíjací prúd a zabrániť prebitiu; niektoré batérie disponujú zabudovanými ochrannými obvodmi, ktoré zabraňujú prebitiu.
Batérie, ktoré sa používajú pravidelne, by sa mali skladovať pri nabití v rozmedzí 40%–70% ich kapacity, aby sa dosiahla optimálna životnosť. Ak chcete vybitú batériu opäť nabiť na túto úroveň, malo by stačiť 60-minútové nabíjanie.
Výskumníci z Kalifornskej univerzity v San Diegu vyvinuli anódu pre lítium-iónovú batériu, ktorú je možné nabiť na 80 percent za menej ako hodinu. V jej zložení využili kombináciu častíc rôznych veľkostí a medzier, čím dosiahli to, čo portál TechXplore opisuje ako “extrémne veľký povrch”. Okrem toho sa počas výroby uplatnili špeciálne postupy ohrevu a chladenia s cieľom minimalizovať vystavenie anódy vysokým teplotám na čo najkratší čas – čo sľubuje významnú úsporu času pri nabíjaní elektromobilov, prenosnej elektroniky alebo iných zariadení napájaných batériami.
Batérie
Lítium je neoddeliteľnou súčasťou lítiových batérií vďaka svojej nízkej hmotnosti, vysokému elektrochemickému potenciálu a rýchlemu prenosu elektrónov – vlastnostiam, ktoré umožňujú dosiahnuť vyššiu hustotu výkonu na jeden batériový modul pri zachovaní menších celkových rozmerov. Lítium v súčasnosti dominuje vo výrobe batérií vďaka svojej dostupnosti a cenovej výhodnosti; sodíkové batérie však za posledných niekoľko rokov zaznamenali rýchly pokrok ako lacnejšia alternatíva pre mnohé aplikácie.
V poslednom období došlo po celom štáte k požiarom spôsobeným dobíjateľnými batériami, vrátane jedného incidentu v júni, pri ktorom v obchode s elektrickými bicyklami v New Yorku zahynuli štyria ľudia. Výskum však naznačuje, že mnohým hasičským zborom chýba primerané školenie na zvládanie požiarov lítium-iónových batérií.
Typy batérií vyrobené s rôznymi chemickými zloženiami lítium sa líšia z hľadiska životnosti, vnútorného odporu a rýchlosti samovybíjania. Najlepší spôsob, ako posúdiť stav batérie, je na základe jej kapacity; jej úbytok určuje, kedy bude potrebná výmena. Počet cyklov nemôže slúžiť ako presný ukazovateľ, keďže hĺbka vybitia sa líši a neexistujú žiadne univerzálne normy, ktoré by definovali, čo predstavuje jeden cyklus (ďalšie podrobnosti nájdete v našom dokumente BU-501: Základy o vybíjaní).
Batérie Flash sú vyrobené z najbezpečnejších článkov najvyššej kvality, ktoré zaručujú optimálny výkon. Naša chemická zložka na báze fosfátu železa a lítium (LiFePO4) zaisťuje predĺženú životnosť a vynikajúcu bezpečnosť, ako aj optimálne využitie každého článku vďaka nášmu systému riadenia batérií Mastervolt (BMS). Následne náš systém vyvažovania Flash monitoruje ich stav počas cyklov nabíjania aj vybíjania, aby automaticky vyvažoval články s vysokým a nízkym výkonom.
Riadiaca elektronika akumulátorových blokov musí byť odolná voči vysokým nabíjacím a vybíjacím prúdom, vlhkému prostrediu a mechanickým nárazom. V spoločnosti Mastervolt to dosahujeme prostredníctvom nášho plne integrovaného systému riadenia akumulátorov NMEA 2000, CZone alebo MasterBus, ktorý uľahčuje monitorovanie a vyvažovanie akumulátorov počas prevádzky a integráciu do napájacích systémov, ktoré poháňajú vaše zariadenia.
Bezpečnosť
Nové technológie a inovácie predbiehajú schopnosť bezpečnostných organizácií a hasičských zborov držať s nimi krok, čo vedie k požiarom spôsobeným lítiovými batériami v mestách ako New York a San Francisco, ktoré podľa správ spôsobili vážne poškodenie budov.
Hoci je lítium inertný prvok, batérie sú veľmi citlivé na podmienky okolia, ako je teplota a pôsobenie chemických látok. Z tohto dôvodu boli zavedené nové bezpečnostné normy s cieľom predchádzať incidentom a nehodám súvisiacim s batériami a riadiť ich riešenie; medzi takéto opatrenia patrí ich uchovávanie mimo dosahu kovových predmetov, zabránenie kontaktu s tekutinami alebo slanou vodou a uchovávanie mimo prostredí s vysokou vlhkosťou.
Batérie sú pri nabíjaní náchylné na namáhanie, najmä pri extrémnych teplotách alebo pri nastavení príliš vysokého stavu nabitia (SoC). Vystavenie nadmernému teplu alebo udržovanie extrémneho stavu nabitia vedie k zvýšenému vnútornému odporu a strate kapacity; používanie lítium-iónových batérií pri strednom stave nabitia zabezpečuje optimálnu životnosť a výkon.
Batérie náchylné na únik chemikálií môžu zlyhať počas nabíjania. Takýto únik môže spôsobiť skrat, ktorý vedie k tepelnej nekontrolovateľnosti susedných článkov a nakoniec k rýchlemu šíreniu požiaru, ktorý sa stane ťažko zvládnuteľným.
Najnovšie konštrukcie lítium-iónových batérií využívajú ultratenké separátory, ktoré síce predlžujú kalendárnu životnosť, sú však náchylné na znečistenie nečistotami alebo klincami a ostrými predmetmi, ktoré by ich mohli preraziť a vyvolať nezastaviteľnú tepelnú eskaláciu.
Obavy vyvoláva aj používanie lítium v vozidlách, kde by mohlo byť vystavené dopravným nehodám alebo nesprávnemu zaobchádzaniu, čo môže spôsobiť vznik požiaru. Nedávna štúdia, ktorú vykonali Andersson a kol., zistila, že ak sa v počiatočnej fáze požiaru použijú ako hasiace prostriedky napríklad pena s nízkou expanziou alebo dusík, môžu pomôcť rýchlo ochladiť batérie a zároveň rýchlo uhasiť plamene.
Okrem hasenia požiarov by sa o vozidlá s batériovým pohonom mal vždy starať odborný mechanik s certifikáciou pre hybridné a elektrické vozidlá. Tým sa zabezpečí, že budú riadne skontrolované ešte predtým, ako dôjde k zaplaveniu, a že budú umiestnené najmenej 50 stôp od akýchkoľvek horľavých materiálov.