Ako sa vyznať v označení akumulátorov?

Akumulátorové náradie sa stáva čoraz populárnejším vďaka svojej mobilite, absencii káblov a neustále sa zlepšujúcej výdrži akumulátorov. Ako sa ale v čoraz širšom okruhu akumulátorov vyznať? Ako sa dá rýchlo zorientovať v zdanlivo nič nehovoriacich označeniach uvedených na akumulátoroch?

Každý článok alebo akumulátor musí podľa normy EN 61960-3 obsahovať jasné a trvácne označenie s týmito informáciami:

• typ dobíjacích článkov
• označenie akumulátora alebo článku
• polarita
• dátum/rok výroby (môže byť v kódovanom tvare)
• identifikácia výrobcu alebo dodávateľa
• menovitá kapacita
• menovité napätie

Norma povoľuje niekoľko výnimiek:

Ak sú články určené pre použitie v zostave akumulátora, nemusia byť takto označené. Platí to aj u článkov, ktoré koncový používateľ nevymieňa (napr. sú neoddeliteľne pospájané).

Ak je akumulátor konštruovaný tak, že nie je prakticky možné ho nesprávne pripojiť, nemusí byť označená ani polarita.

Označenie akumulátora

Typový štítok akumulátora HERMAN BL18044A (obr. 1) určeného pre 18V akumulátorové náradie HERMAN. Typový štítok obsahuje okrem iných údajov aj:

• identifikáciu výrobcu
• typové označenie
• menovitú kapacitu
• menovité napätie
• označenie použitých článkov 5INR19/65-2

Obr. 1. Označenie akumulátora

Obr. 2. Tajomné označenie 5INR19/65-2

Teraz sa bližšie pozrieme na „tajomné“ označenie 5INR19/65-2.

Norma EN 61960-3 definuje označenie článkov / akumulátorov podľa kódu N₁A₁A₂A₃N₂/N₃/N₄-N₅ (obr. 2).

Toto označenie poskytuje detailné informácie o chemickom zložení, tvare a rozmeroch článku, ktoré sú kľúčové pre správny výber a bezpečné použitie.

• N₁ - je počet sériovo zapojených článkov v akumulátore
• A₁ - materiál anódy (I- uhlík, L- kovové lítium, T- titán, X- iné)
• A₂ - materiál katódy (C- kobalt, F- železo, N- nikel, M- mangán, V- vanád, X- iné)
• A₃ - tvar článku (R- cylindrický, P- prizmatický/hranol)
• N₂ - maximálny priemer (ak R) alebo maximálna hrúbka (ak P) v milimetroch zaokrúhlené na celé číslo nahor
• N₃ - maximálna šírka (pri prizmatických článkoch P) v milimetroch zaokrúhlená nahor na najbližšie celé číslo – pri cylindrických článkoch sa neudáva
• N₄ - maximálna celková výška v milimetroch zaokrúhlená nahor na najbližšie celé číslo
• N₅ - počet paralelne spojených článkov (nezobrazené, ak je hodnota 1)

Vysvetlenie označenia 5INR19/65-2:

• N₁ - 5 - zapojených 5 článkov do série
• A₁ - I - materiálom anódy je uhlík
• A₂ - N - hlavný materiál katódy je nikel
• A₃ - R - cylindrický (valcový tvar) článkov
• N₂ - 19 - priemer článku 19mm
• N₄ - 65 - výška článku 65mm
• N₅ - 2 - počet paralelne spojenej sústavy článkov

Označeniam N₁ a N₅ sa budeme bližšie zaoberať v ďalšom článku venovanom zapojeniam článkov v akumulátoroch.

Označenia sekundárnych článkov

Vysvetlenie označenia INR18650 (obr. 3):

• I - materiálom anódy je uhlík
• N - hlavný materiál katódy je nikel
• R - cylindrický (valcový tvar) článkov
• 18 - priemer článku 18mm
• 65 - výška článku 65mm

Posledná 0 nemá špecifický význam a môže byť považovaná za formálny prvok v označení.

Obr. 3. Označenie článku

Obr. 4. Rozmery článkov

Obr. 4 znázorňuje najpoužívanejšie veľkosti článkov. Do akumulátorov pre ručné náradie sa používajú články s rozmermi 18mm x 65mm (18650) a 21mm x 70mm (21700).

Typy článkov podľa materiálu katódy

Nie všetky články sú rovnaké – bez ohľadu na veľkosť, ich konečné vlastnosti závisia od materiálu katódy. Tá je označená druhým písmenom v poradí A₁A₂A₃. O tom, ako fungujú Li-ion články, sme podrobnejšie písali v článku na našom blogu tu.

INR – ideálna voľba pre akumulátorové náradie

Články typu INR (obr. 5), alebo lítium-nikel-mangánové s oxidom kobaltu (LiNiMnCoO₂), predstavujú jednu z najpoužívanejších technológií v moderných akumulátoroch. Obsahujú v katóde zmes niklu, mangánu a kobaltu, čo im poskytuje unikátne vlastnosti, ideálne pre použitie v akumulátorovom náradí.

Výhody

Vyvážený výkon: články INR poskytujú ideálnu kombináciu kapacity, výkonu a bezpečnosti. Dokážu dodávať stabilný prúd na napájanie elektrického náradia, pričom si zachovávajú dostatočnú výdrž na dlhšie pracovné intervaly. Pre akumulátorové náradie, ktoré často pracuje pri vysokom zaťažení, sú ideálne, pretože zvládajú prúdové špičky bez prehriatia alebo degradácie výkonu.

Bezpečnosť a stabilita: v porovnaní s článkami iného zloženia sú bezpečnejšie a menej náchylné na prehriatie, čo je dôležité pri intenzívnom používaní, aké vyžaduje napríklad akumulátorová uhlová brúska alebo akumulátorová píla. Pri dlhodobom používaní s premenlivou záťažou, články INR účinne minimalizujú riziko prehriatia, čím prispievajú k dlhšej životnosti akumulátora.

Obr. 5. Článok typu INR

Schopnosť zvládnuť vysoké zaťaženie: na rozdiel od niektorých iných typov článkov (napr. ICR) sú INR schopné dodávať vysoké prúdy, ktoré sú potrebné pri práci v režime s vysokým výkonom.

Dlhá životnosť: stabilné chemické zloženie katódy zaručuje, že články INR si zachovávajú svoju kapacitu a výkon aj po mnohých nabíjacích cykloch, čo znižuje potrebu výmeny akumulátorov.

Nevýhody

Stredná hustota energie: energetická hustota je nižšia ako pri článkoch ICR. To znamená, že kapacita môže byť obmedzená pri extrémne náročných aplikáciách.

Stredná kapacita: v porovnaní s vysokokapacitnými článkami nemajú INR takú dlhú výdrž na jedno nabitie, čo však kompenzujú svojou spoľahlivosťou a bezpečnosťou.

Aplikácie

Články INR sú špeciálne navrhnuté na použitie v zariadeniach, kde je potrebná kombinácia kapacity, výkonu a bezpečnosti. Typické aplikácie zahŕňajú akumulátorové náradie:

• Vŕtačky a skrutkovače: články poskytujú dostatočný krútiaci moment a dlhú výdrž na prácu v záťažových podmienkach
• Uhlové brúsky: zvládajú vysoký odber prúdu pri konštantnom výkone
• Okružné a chvostové píly: zabezpečujú bezpečnú a stabilnú dodávku energie aj pri náročnom režime používania
• Univerzálne akumulátory: používajú sa tiež v pohonných jednotkách pre elektrické bicykle, skútre a pod.

V akumulátoroch našich náradí sú použité články od renomovaných výrobcov s dlhodobou tradíciou, ako sú LG a SAMSUNG. Najnovšie akumulátory pre náradie HERMAN tejto konštrukcie sú osadené článkami od výrobcu LITHPLUS. Kapacita článkov LITHPLUS aj po 250 nabíjacích cykloch ostáva na úrovni 94% a maximálny vybíjací prúd je výrazne vyšší oproti konkurenčným článkom.

IMR

Články IMR (obr. 6), tiež známe ako nabíjateľné články s oxidom manganičitým, používajú ako katódu lítny oxid mangánu (LiMn₂O₄). Toto zloženie im dáva jedinečné bezpečnostné a úžitkové vlastnosti.

Obr. 6. Článok typu IMR

Výhody

Vylepšená bezpečnosť: majú bezpečnejšiu chémiu, ktorá minimalizuje riziko úniku tepla a zvyšuje stabilitu počas nabíjania a vybíjania.

Nižší vnútorný odpor: články IMR s nižším vnútorným odporom podporujú vysoké rýchlosti vybíjania, vďaka čomu sú ideálne pre zariadenia s vysokou spotrebou energie, ako sú napr. výkonné svietidlá.

Nevýhody

Nižšia hustota energie: v porovnaní s inými typmi majú články IMR vo všeobecnosti mierne nižšiu hustotu energie, čo môže znížiť ich životnosť pri dlhotrvajúcich aplikáciách s nízkou spotrebou.

Aplikácie

Prenosné osvetlenie: sú ideálne pre vysokovýkonné svietidlá.

ICR

Články ICR (obr. 7), známe ako Lithium Cobalt Oxide Rechargeable Battery, používajú ako katódu oxid lítno-kobaltnatý (LiCoO₂), ktorý výrazne ovplyvňuje ich výkon a bezpečnostné charakteristiky.

Výhody

Vysoká hustota energie: dokážu uložiť veľké množstvo energie, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú kapacitu.

Nevýhody

Bezpečnostné problémy: články ICR môžu byť počas používania s vysokým odberom nestabilné, čím sa zvyšuje riziko prehriatia.

Nižšie rýchlosti vybíjania: v porovnaní s inými typmi majú obmedzené rýchlosti vybíjania, čo znižuje ich účinnosť pri aplikáciách s vysokým odberom.

Obr. 7. Článok typu ICR

Aplikácie

Spotrebná elektronika: ideálne pre zariadenia, ako sú notebooky a digitálne fotoaparáty, kde je potrebné stabilné a dlhodobé napájanie.

Zariadenia s nízkou spotrebou energie: vhodné pre prístroje, ktoré vyžadujú stály, ale nie vysoký výkon, ako sú niektoré lekárske zariadenia.

IFR

Články IFR (obr. 8), známe ako Lithium Iron Phosphate Rechargeable, používajú ako katódu fosforečnan železitý (LiFePO₄), čo im dáva jedinečný bezpečnostný profil a predĺženú životnosť.

Obr. 8. Článok typu IFR

Výhody

Vylepšená bezpečnosť: články IFR majú vysoko stabilné chemické zloženie, vďaka čomu sú bezpečné a znižujú riziko úniku tepla.

Dlhá životnosť: sú známe dlhšou životnosťou, ideálne pre aplikácie, kde je kľúčová odolnosť.

Nevýhody

Nižšia hustota energie: majú nižšiu hustotu energie, čím sa obmedzuje množstvo energie, ktorú môžu uložiť.

Stredné rýchlosti vybíjania: hoci sú stabilné, ich rýchlosti vybíjania sú vo všeobecnosti nižšie, čo znižuje ich vhodnosť pre aplikácie s vysokým odberom.

Aplikácie

Skladovanie solárnej energie: vďaka svojej bezpečnosti a odolnosti sú články IFR vynikajúce pre solárne skladovacie systémy.

Elektrické vozidlá: IFR články sú ideálne pre elektrické vozidlá, poskytujú bezpečnosť a dlhú životnosť.

Pochopenie rozdielov medzi typmi IMR, ICR, INR a IFR je rozhodujúce pre výber najlepšej možnosti pre konkrétne použitie. Každý z týchto typov článkov má jedinečné chemické zloženie a výkonnostné charakteristiky, vďaka čomu sú vhodné pre rôzne aplikácie. Prehľadné zobrazenie vlastností jednotlivých článkov zobrazuje graf 1.

Graf 1. Vlastnosti článkov podľa materiálu katódy

Záver

Označenie akumulátorových článkov v sebe ukrýva dôležité informácie o ich konštrukcii a rozmeroch. Ich konštrukcia / chemické zloženie výrazne ovplyvňuje kľúčové vlastnosti ako je kapacita, výkon, bezpečnosť, životnosť a záťažovú odolnosť akumulátora. Najlepším kompromisom pre akumulátorové náradie sú články typu INR, ktoré ponúkajú vyvážené parametre vhodné pre väčšinu aplikácií.

Dôležitým faktorom, ktorý tieto vlastnosti ešte umocňuje, je kvalita elektroniky. Moderná elektronika s BMS (Battery Management System – systém správy batérie) predlžuje životnosť článkov, zabezpečuje stabilný výkon a minimalizuje riziko nebezpečných situácií. Naopak, akumulátory bez ochrannej elektroniky môžu mať nepredvídateľné správanie, rýchlo degradujú a predstavujú potenciálne bezpečnostné riziko.

Preto pri výbere akumulátora odporúčame overiť nielen jeho kapacitu, ale aj konštrukciu článkov a prítomnosť kvalitnej riadiacej elektroniky. V niektorom z ďalších článkov sa pozrieme na činnosť BMS a jeho význam.

Kľúčové slová: akumulátor, akumulátorový článok, označenie, kapacita, napätie, polarita, anóda, katóda

Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
https://www.batemo.com/products/batemo-cell-explorer
https://electro.tomathouse.com/sk/chto-takoe-anod-i-katod.html
https://www.lithium-battery-factory.com/sk/lithium-battery-types/
https://holobattery.com/sk/lithium-battery-types/

Mgr. Peter Halaj

Práca vo firme je mojím prvým zamestnaním a už takmer 25 rokov nič lepšie nepoznám. Začínal som v montérkach ako technik pre záručné a pozáručné opravy HERMAN náradia, niekoľko rokov som riadil úsek servisu, potom som sa zahryzol do logistiky, IT, programovania a venujem sa aj manažérstvu kvality. Nadobudnuté skúsenosti uplatňujem v súčasnosti pri neustálom vylepšovaní a zdokonaľovaní interných procesov a služieb pre zákazníka. Hlavu si rád „prečistím“ pri manuálnej práci vo svojej dielni alebo v sedle bicykla hltaním nespočetných kilometrov u nás na Gemeri a okolí.