V dnešnom svete sa už bez batérií nezaobídeme. Sprevádzajú nás na každom kroku od mobilných telefónov, cez automobily, rôzne elektronické zariadenia, a v neposlednom rade sú súčasťou nášho každodenného života i ako používateľov notebookov. Na základe požiadaviek čitateľov sa touto témou zaoberáme bližšie.
Existujú 4 štyri základné typy batérií, s ktorými sa môžete najčastejšie stretnúť ako s nabíjacími akumulátormi: Nikel-kadmium (Ni-Cd), Nikel-metal hydrid (Ni-MH), Li-Ion a Li-Pol.
Bežne dostupné sú stále aj batérie alkalické- ich základnym stavebným prvkom je zinok alebo horčík. Sú kvalitnejšie ako batérie s prvkom uhlíka, majú dlhšiu životnosť aj vyššie nominálne kapacity. Poslednou najlacnejšou alternatívou batérií je batéria na základe zinku a uhlíka.
Všetky druhy batérií sa dajú zakúpiť v piatich štandardizovaných veľkostiach: AAA (mikrotužkové), AA (tužkové), C, D, 9V.
Ni-Cd a Ni-MH batérie
Ni-Cd a Ni-MH batérie sú staršie typy batérií, ktoré majú viacero výhod i nevýhod. Nikel- hydridová skupina, je typ dobíjateľných batérií podobných nikel-kadmiumovým (NiCd), NiMH skupina môže mať dva až trikrát vyššie schopnosti ekvivalentu veľkosti batérií NiCd. Oproti skupine na báze lítia, volumetrická koncentrácia energie je nízka a samovybíjanie je vyššie.Najnižšie samovybíjanie batérií sa prejavuje pri AA a AAA veľkostiach. Najnižší samovybíjací efekt dosahujú batérie s kapacitou 2000-2100 mAh a 850 mAh kapacity pre typy batérií AA a AAA , oproti 2800mAh a 1000mAh, ktoré sú štandardom AA a AAA batérií.
Novší typ nikel – hydrid skupiny batérií bol uvedený v roku 2005. Zmenšilo sa samovybíjanie a tým sa predĺžila skladovateľnosť. Použitím nových technológií, výrobcovia získali batérie, ktoré si udržia 70-85% svojej kapacity po jednom roku pri uskladnení pri teplote 20 °C.
Prvé batérie pre komerčné využitie sa objavili v 80- tych rokoch 20. storočia. NiMH batérie majú zásaditý elektrolyt, obyčajne hydroxid draselný. Batérie typu AA (tužkové) majú v zásade nominálnu kapacitu v rozsahu od 1100 mAh do 2700 mAh s napätím 1.2 V. Jednou zo základných charakteristík týchto batérií je „pamäťový efekt“. Vyžaduje sa takzvané formátovanie batérií, ktoré spočíva v tom, že pri prvom použití je potrebné tieto typy batérií nechať úplne vybiť a následne ich je potrebné nechať dlhodobo nabíjať, najlepšie aspoň 12 hodín. Tento postup sa odporúča vykonať na začiatku používania aspoň tri krát. Formátovanie takýchto batérií sa odporúča opakovať po každých približne 30 nabíjacích cykloch.
Batérie tvorené na základe niklu s kadmiom si zachovávajú dlhodobo svoju kapacitu a ku strate kapacity aj niekoľkými dobíjacími cyklami dochádza len v minimálnej miere.
Dnes už je možné získať batérie, ktoré sú určené na približne 1000 nabíjacích cyklov a ich životnosť sa odhaduje v závislosti od spôsobu použitia a vyťaženia aj na niekoľko rokov.
Hlavnou nevýhodou pri oboch typoch batérií ostáva fakt, že sú tvorené ťažkým kovom- niklom, ktorý je záťažou pre životné prostredie.
Ako na batérie Ni-MH a Ni-Cd?
- používajte kvalitné nabíjačky, ktoré dokážu potlačiť pamäťový efekt.
- nevybíjajte batérie úplne, mohlo by to mať za následok zničenie batérií
- uchovávajte batérie na chladnom (10 ÷ 15 °C) a suchom mieste bez prístupu vzduchu
Li-Pol, Li-Ion batérie
Na výskume batérie na základe lítia sa začalo pracovať v roku 1912, avšak až v 70-tych rokoch sa vyrobila prvá dobíjateľná batéria pripravená pre komerčné použitie. Lítium je ľahký kov a má vysokú elektrochemickú schopnosť. Uchováva vysokú dávku energie v pomere ku svojej váhe. Podstata týchto batérií je rovnaká, Li-Pol batéria sa od Li-Ion batérie líši len v tom, že obsahuje vodivý gél.
Ich schopnosť udržať elektrický náboj je podstatne vyššia, ako pri batériách tvorených na základe niklu. Naproti tomu sú menšie a ľahšie, a nestretávame sa pri nich už s pamäťovým efektom, ako to je pri batériách na báze niklu.
Zvýšenie nabíjacieho napätia len málo zrýchli nabíjanie. Nominálne napätie v batérii sa dosiahne rýchlo, avšak dosiahnutie plnej kapacity bude trvať dlhšie.
Moderná batéria vyžaduje ochranu proti poškodeniu. Obvyklou ochranou je zaistenie, ktoré sa zapracuje pri výskyte príliš vysokého napätia. Ide o poistný drôt, ktorý prepálením odpojí batériu. Existuje však aj iné bezpečnostné zariadenie. Polyswitch je zaistenie, vstavané do obvodu batérie, s vysokým odporom v výskytu vysokého napätia. Po obnovení normálneho stavu sa Polyswitch vracia do svojej obvyklej funkcie.
Najvyššie ochranné zariadenia obsahujú batérie na základe lítia- Li Ion.V prípade, že napätie dosiahne 4,3 V, elektronika v batérii preruší obvod nabíjania. Podobný efekt nastáva i v prípade, že batéria dosiahne teplotu 90 °C. Pridružený prerušovací spínač v každej bunke sa vypne i v prípade, keď tlak okolia dosiahne hodnotu približne 10 Barov. Aby nedošlo k preťaženiu batérie, obvod v nej sa preruší i v prípade, keď sa dosiahne spodná hranica približne 2,5 V. Po dosiahnutí tejto hranice už s bežnou nabíjačkou takúto batériu neoživíte. Dlhšie skladovanie pri napätí 1,5V a menej môže nenávratne poškodiť batériu a vznikajú bezpečnostné problémy pri opätovnom nasadení.
Technicky novšie batérie obsahujú v sebe aktivačné ochranné spojenie, ktoré sa prepojí malým, krátkym nabíjaním batérie. Toto povoľuje dlhšie skladovanie batérií.
Li-Pol batérie
Na výrobu lítium- polymérovej batérie sa používa okrem lítia organicko-sulfidový polymér. Ide o najmodernejší typ batérií. V poslednom čase sú spolu s Li-Ion batériami najčastejšie dodávanými ku všetkej modernej elektronike a je možné si ich zadovážiť i pre staršie typy elektroniky. Avšak ich nevýhodou je nízky počet nabíjacích cyklov. Je to približne okolo 300 cyklov.
Li-Pol batéria sa líši od konvenčných batérií v spôsobe použitia elektrolytu. Pôvodné batérie zo 70- tych rokov boli budované na báze suchého pevného polymérového elektrolytu. Tieto však mali nevýhodu v slabej vodivosti a vysokom prehrievaní až na 60 °C. Mali vysoký vnútorný odpor a tak dochádzalo k problémom pri použití v elektronických zariadeniach.
Tieto problémy vyriešilo pridanie gélu, ktorý bol vbudovaný ako eletrolyt. Väčšina dnes komerčne dodávaných Li-Pol batérii, napríklad pre mobilné telefóny, sa skladá z hybridnej bunky, ktorá obsahuje gél.
Li-Pol batérie nezaznamenali taký komerčný úspech ako sa očakávalo. Ich nevýhodou oproti Li-Ion batériám sú vyššie náklady na výrobu, menšia kapacita energie a tým menší počet nabíjacích cyklov.
K prednostiam patrí nízka hrúbka a možnosť dosiahnutia rozmerov platobnej karty. Výhodou je aj to, že takáto batéria „nevytečie“.
Li-Ion batérie
V roku 1991 priniesla spoločnosť Sony prvú Li-Ion batériu pre komerčný trh. Ďalší výrobcovia ju rýchlo nasledovali. Li-Ion batérie sú dnes najpoužívanejším typom batérií v prenosných elektronických zariadeniach (notebooky, mobilné telefóny…).
Tvoria viac ako polovicu všetkých batérií dnes vyrábanej elektroniky – vrátane notebookov a mobilných telefónov. Ich hlavným stavebným prvkom je lítium.
Kapacita energie Li-Ion batérií je približne dvojnásobná oproti Ni-Cd, NI-Mh batérii, pričom sa tieto batérie dajú vyrábať už len z jednej bunky.
Väčšina dnešných mobilných telefónov pracuje iba s jednou bunkou. Li-Ion batéria požaduje iba nízke náklady na údržbu. Nemá žiadny pamäťový efekt a nevyžaduje pravidelné vybíjanie či nabíjanie. Li-Ion batéria prirodzene aj nedostatky. Potrebuje ochranné spojenie, aby nedošlo k jej poškodeniu pri nabíjaní alebo vybití. Batéria pri bežnom použití vydrží približne dva roky.
Ekonomicky výhodnou batériou, vzhľadom na cenu a výkon, sa stala batéria valcovitého typu na báze lítia 18650 (18 mm priemer a 650 mm dĺžka). Tento typ batérií sa používa hlavne pri notebookoch a zariadeniach, ktoré vyžadujú vysoký výkon a malé rozmery.
Prednosti Li-Ion batérie
- vysoká kapacita energie.
- nepotrebuje formátovanie, keď je nová, stačí ju bežne dobiť.
- má nízke samočinné vybíjanie – je to približne polovica oproti batériám na báze niklu.
- tým, že absentuje pamäťový efekt, nie je potrebné sa o ňu špeciálne starať.
Li-Ion batéria v nasadení
Výrobcovia dodávajú na trh batérie nabité približne na 40% svojej kapacity. Odporúčajú pri prvom nasadení týchto batérií, na optimálne využitie ich kapacity, plné vybitie a následne ponechať nabíjať aspoň 8 hodín. Elektronika v tomto prípade je vlastne samotnou nabíjačkou. Tento cyklus sa odporúča opakovať hlavne pri starších typoch notebookov. Kalibrujú sa tým bezpečnostné prvky batérie.
Výdrž batérií na báze Li- Ion, napríklad v notebookoch, závisí od rôznych faktorov: teplota prostredia, vlhkosť, samotná záťaž systému, nastavenia, konfigurácia nastavení spotreby energie.
Pri Li-Ion batériách sa životnosť počíta na základe nabíjacích cyklov. Pri optimálnej starostlivosti je to približne 500 cyklov. Znamená to, že keď batériu ponecháte vloženú v notebooku, a každý deň tento pripojíte k elektrickej sieti, batéria vám vydrží približne 2 roky.
Pri práci s notebookom, je vhodné nechať túto batériu vybiť do signalizácie nízkej kapacity batérie. K úplnému vybitiu však nikdy nedôjde pretože systém sa vypne približne pri 3-5 % kapacity batérie. Je výhodné batériu vybíjať čo najčastejšie. Odporúča sa to uskutočniť aspoň raz za približne 30 dní.
Pri práci s vloženou batériou a využívaním elektrickej energie cez adaptér je vhodné nastaviť v ovládacom softvéri maximálne a minimálne hodnoty, kedy sa začne batéria nabíjať. Odporúča sa tieto hodnoty nastaviť na približne 95 % maximálnej kapacity, spodná hranica je viac menej na používateľovi, podľa toho, ako často potrebuje pracovať s notebookom na cestách, bez prístupu k elektrickej energii.
Li- Ion batérie svojou permanentnou prevádzkou taktiež strácajú svoju maximálnu kapacitu. Je to približne 10 % nominálnej kapacity batérie za rok. Najväčším nebezpečenstvom však pre batérie ostáva teplota. Optimálna prevádzková teplota Li-Ion batérií je 10 ÷ 30 °C. Teplota vyššia ako 40 °C môže spôsobiť jej prehriatie pod záťažou a následne môže dôjsť v krajných prípadoch i k jej explózii. Teplota nižšia ako 0 °C môže mať na batériu katastrofálne účinky. Pôsobením mrazu môže dochádzať k znižovaniu kapacity batérie a ku skráteniu jej životnosti. V krajnom prípade, pri dlhodobom pôsobení teplôt pod bodom mrazu, môže dôjsť k jej úplnemu znehodnoteniu a nefunkčnosti.
Naskytá sa otázka, ako postupovať, keď je notebook permanentne pripojený k elektrickej sieti, či je vhodné nechať batériu vloženú alebo ju vybrať. Ak pracujete prevažne pripojení k elektrickej sieti, môžete tým, že batériu vyberiete na tento čas, teoreticky zvýšiť jej životnosť. V praxi sa to ale nerobí, je to jednak práca navyše a mohli by ste mechanicky poškodiť prepojovacie elektronické zariadenia.
Ak však nepracujete dlhodobo s notebookom na cestách, potom odporúčame batériu vybrať. Pred uskladnením je vhodné batériu dobiť na približne 40 % kapacity. Následne ju uskladnite do vzduchotesného obalu, v ktorom obmedzíte vlhkosť na minimum (napríklad vložením silikónového gélu na vstrebávanie vlhkosti). Takto pripravenú batériu je vhodné potom skladovať pri teplote vyššej ako 0 °C. Vyhýbajte sa poklesu okolitej teploty pod bod mrazu. Samovybíjaciemu efektu sa však nevyhnete. Preto sa odporúča z času na čas batériu použiť na prevádzku.
Tipy ako šetriť energiou na cestách pri práci s batériou
1. Pravidelnou defragmentáciou disku získate optimalizované výsledky pre prácu systému a tým znížite zbytočnú záťaž hardvéru pri práci s väčšími, nedefragmentovanými súbormi
2. Čo najviac znížte jas obrazovky
3. Obmedzte prevádzku programov na pozadí, ktoré nie sú nevyhnutné
4. Obmedzte činnosť práve nevyužívaných zariadení – Wi-Fi, Bluetooth, externé zariadenia na USB portoch.Obmedzte používanie optickej mechaniky.Vyčistite kontakty batérie čistým liehom a handričkou
5. Nabitú batériu nenechávajte dlhší čas bez využitia jej kapacity, používajte ju pravidelne
6. Zvoľte vhodné nastavenia šetrenia energiou v operačnom systéme
7. Zabezpečte účinné chladenie notebooku, aby nedošlo k prehriatiu batérie, napríklad chladiacou podložkou
8. Pracujte iba s aplikáciami, ktoré sú v danej chvíli dôležité pre vašu momentálnu prácu
9. Používajte typy batérií odporúčané výrobcom
Záver
Pri batériách ide o relatívne drahý spotrebný tovar, náhradná batéria do notebooku stojí okolo 5000 Sk. Jej správnym použitím môžete predĺžiť ich životnosť, no tá ostáva stále obmedzená. V článku sme vám priniesli niekoľko rád a tipov, ako životnosť batérie predĺžiť. Pri dodržaní týchto rád však môžete len oddialiť kúpu novej batérie. Viacej podrobností k tejto téme môžete získať aj na stránke www.batteryuniversity.com .
