Od batérií vyžadujeme maximálnu spoľahlivosť, dlhú životnosť, funkčnosť v akýchkoľvek podmienkach, netoxicitu, bezpečnosť a ďalšie podstatné funkcie pre chod našich prenosných zariadení. Nie je ale samozrejmosťou, že teraz disponujeme pomerne výkonnými batériami. Také niklové batérie trpeli početnými problémami a niektoré typy v poslednom čase boli dokonca zakázané kvôli svojej toxicite. V článku sa dozviete, aká bola cesta od niklových po súčasné lítiové batérie a pár tipov na predĺženie ich životnosti.
Za prvé, skutočne moderné, batérie môžeme považovať nabíjacie nikel-kadmiové články (NiCd). Tento typ batérie bol vynájdený švédskym vynálezcom Waldemarom Jungerom v roku 1899 – a okamžite bolo jasné, že ide o typ batérií, ktoré sú oveľa lepšie ako olovené akumulátory. Predovšetkým boli úplne pevné, neobsahovali kyslý elektrolyt, ktorý by sa mohol z batérie vyliať – a mali aj pekné vlastnosti, ako vysoký počet vybíjacích a nabíjacích cyklov, pokiaľ ste sa o ne dobre starali.
Nevýhodou nikel-kadmiových článkov bolo, že obsahovali kadmium, čo je jedovatý kov – a tiež mali výrazný pamäťový efekt. To znamená, že pokiaľ ste ich pravidelne vybíjali len na určitú úroveň, batérie si ju „zapamätali“ a ich kapacita sa znížila na túto úroveň. Nikel-kadmiová batéria sa nesmie držať ani plne nabitá, ani plne vybitá, nesmie sa vybíjať iba čiastočne, musí sa pravidelne takzvane cyklovať, teda vybiť až úplne do konca, a potom znovu nabiť. NiCd batérie boli obrovský pokrok, ale ich nepekné vlastnosti spôsobovali, že pravidelne odchádzali predčasne, pretože ľudia používajú svoje zariadenia tak, ako sa im chce – a nie tak, ako to chce ich konštruktér.
Veľkým problémom je tiež toxicita týchto batérií, takže sú od roku 2016 v EÚ zakázané s výnimkou špecializovaného použitia. Tieto batérie majú stále niektoré veľmi dobré vlastnosti obzvlášť pri využití v situáciách s nízkym konštantným odberom, ako sú záložné batérie do núdzových svetiel alebo pre medicínske zariadenia. Do moderných strojov s variujúcou spotrebou ale nie sú vhodné.
Ďalším krokom boli nikel-metalhydridové batérie (NiMH). Ich výskum začal v roku 1967, ale problémy s chémiou viedli k tomu, že sa začali vyrábať až v 80. rokoch, kedy boli objavené kvalitnejšie zliatiny, ktoré urobili batérie spoľahlivými. Batérie typu NiMH majú o 40 % vyššiu energetickú hustotu ako NiCd a netrpia až tak výrazným pamäťovým efektom, ale majú svoje iné muchy.
Ich zásadnou nevýhodou je rýchle samovybíjanie, kedy počas prvého dňa môžu stratiť až 20 % svojej kapacity, a potom sa vybíjajú tempom 10 % mesačne. Lenže – ak si nabíjate svoj laptop denne a používate ho denne, tak vás to trápiť nemusí – plus vyššia energetická hustota znamená, že výrazne klesá riziko podpätia (brown outov) a stroj je spoľahlivejší. Problém so samovybíjaním navyše vyriešila firma Panasonic v prípade svojich batérií Eneloop, ktorá dnes ponúka batérie s extrémne nízkym samovybíjaním, takže sú ideálne do vreckových bateriek, myší, diaľkových ovládačov a podobne. Najmodernejší variant predstavujú lítium-iónové (Li-Ion) a lithium-polymerové batérie (LiPO).
Traja vedci, ktorí sa spolupodieľali na vývoji lítium-iónovej batérie – John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham a Akira Yoshino – boli za svoje úsilie odmenení v roku 2019 Nobelovou cenou za chémiu. Lítium-iónové batérie sú ľahké, umožňujú veľké nabíjacie aj vybíjacie prúdy a majú vysokú energetickú denzitu (množstvo energie, ktoré je možné uložiť v jednotkovej hmote batérie).
Dnes existuje veľké množstvo typov lítium-iónových batérií, ktoré sa líšia konštrukciou – lítium-železo-fosfátový (LiFePO4), lítium-kobaltové (LCO), lítium-magnéziové (LMO), lítium-nikel-magnéziové (NMC) alebo lítium-titánové (LTO). Každý typ batérií má svoje špecifické výhody a nevýhody. V spotrebnej elektronike sa obvykle používajú lítium-kobaltové batérie (LCO, Lithium Cobalt Oxide), pretože majú veľkú kapacitu a nevadí, že nemôžu poskytovať veľké prúdy – mobily aj notebooky potrebujú hlavne dlhú výdrž.
Nevýhodami lítium-iónových batérií je, že sú relatívne krehké a pri zahorení nebezpečné, naozaj veľmi zle sa hasia. Batérie v spotrebnej elektronike sú pomerne bezpečné, ale ako sa ukázalo v minulosti v prípade Samsungu Galaxy Note 7 (2016), zle navrhnuté batérie môžu spôsobiť zahorenie až výbuch. Vo väčšine prípadov tento typ batérií ponúka ideálny pomer medzi výdržou zariadenia a životnosťou batérie, len treba dodržiavať základné bezpečnostné pravidlá.
Lítium-iónové batérie by sa nemali úplne vybíjať, ani udržiavať dlhodobo nabité. Moderné notebooky ponúkajú možnosť nabiť batériu iba na 80 %, čím sa šetrí jej životnosť, pri dlhodobom nepoužívaní zariadenia je dobré nabiť ju iba na 60 – 70 %. Čas od času je potrebné kontrolovať stav nepoužívaných batérií, pretože sa môžu samovybiť absolútne do nuly, čo ich môže zničiť. Batérie tiež nie je dobré vystavovať extrémnym teplotám: Li-Ion batérie znesú teploty -20 °C až 60 °C, v prípade spotrebnej elektroniky ich odporúčame skladovať pri izbových teplotách, teda v rozmedzí 0 °C až 40 °C.
V prípade zlyhávajúcich batérií je dobré nechať ich servisne vymeniť a ekologicky zrecyklovať. Batérie rozhodne nerozoberajte sami, niektoré síce sú opraviteľné, ale batérie majú bezpečnostné mechanizmy, ktoré nie je dobré obchádzať. Pri opravách odporúčame používať značkový servis, ktorý je certifikovaný na prácu s daným typom batérií. Tiež odporúčame používať certifikované nabíjačky a vyhýbať sa veľmi lacným a pokútne predávaným modelom.
i
V Alza Magazíne máme pre vás aj ďalšie články zo série Mobilná revolúcia:
Články založené na nikle položili základný kameň pre prenášateľné zariadenia, pretože neobsahovali toxické kyseliny, dali sa opakovane nabíjať a umožňovali dlhý chod na jedno nabitie. Súčasné lítiové články sú oveľa vyspelejšie, avšak stále nie sú také bezpečné, ako by sme si priali.
