Jak se vyznat v označení akumulátorů?

Akumulátorové nářadí se stává stále populárnějším díky své mobilitě, absenci kabelů a neustále se zlepšující výdrži akumulátorů. Jak se ale ve stále širším okruhu akumulátorů vyznat? Jak se lze rychle zorientovat ve zdánlivě nic neříkajících označeních uvedených na akumulátorech?

Každý článek nebo akumulátor musí dle normy EN 61960-3 obsahovat jasné a trvanlivé označení s těmito informacemi:

• typ dobíjecích článků
• označení akumulátoru nebo článku
• polarita
• datum/rok výroby (může být v kódovaném tvaru)
• identifikace výrobce nebo dodavatele
• jmenovitá kapacita
• jmenovité napětí

Norma povoluje několik výjimek:

Pokud jsou články určeny pro použití v sestavě akumulátoru, nemusí být takto označeny. Platí to i u článků, které koncový uživatel nevyměňuje (např. jsou neoddělitelně pospojovány).

Pokud je akumulátor konstruován tak, že není prakticky možné jej nesprávně připojit, nemusí být označena ani polarita.

Označení akumulátoru

Typový štítek akumulátoru HERMAN BL18044A (obr. 1) určeného pro 18V akumulátorové nářadí HERMAN. Typový štítek obsahuje kromě jiných údajů také:

• identifikaci výrobce
• typové označení
• jmenovitou kapacitu
• jmenovité napětí
• o označení použitých článků 5INR19/65-2

Obr. 1. Označení akumulátoru

Obr. 2. Tajemné označení 5INR19 /65-2

Nyní se blíže podíváme na „tajemné“ označení 5INR19/65-2.

Norma EN 61960-3 definuje označení článků / akumulátorů podle kódu N₁A₁A₂A₃N₂/N₃/N₄-N₅ (obr. 2).

Toto označení poskytuje detailní informace o chemickém složení, tvaru a rozměrech článku, které jsou klíčové pro správný výběr a bezpečné použití.

• N₁ - je počet sériově zapojených článků v akumulátoru
• A₁ - materiál anody (I- uhlík, L- kovové lithium, T- titan, X- jiné)
• A₂ - materiál katody (C- kobalt, F- železo, N- nikl, M- mangan , V- vanad , X- jiné)
• A₃ - tvar článku (R- cylindrický, P- prizmatický/hranol)
• N₂ - maximální průměr (v případě R) nebo maximální tloušťka (v případě P) v milimetrech zaokrouhleno na celé číslo nahoru
• N₃ - maximální šířka (u prizmatických článků P) v milimetrech zaokrouhlená nahoru na nejbližší celé číslo – u cylindrických článků se neudává
• N₄ - maximální celková výška v milimetrech zaokrouhlená nahoru na nejbližší celé číslo
• N₅ - počet paralelně spojených článků (nezobrazeno, je-li hodnota 1)

Vysvětlení označení 5INR19/65-2:

• N₁ - 5 - zapojených 5 článků do série
• A₁ - I - materiálem anody je uhlík
• A₂ - N - hlavní materiál katody je nikl
• A₃ - R - cylindrický (válcový tvar) článků
• N₂ - 19 - průměr článku 19mm
• N₄ - 65 - výška článku 65mm
• N₅ - 2 - počet paralelně spojené soustavy článků

Označením N₁ a N₅ se budeme blíže zabývat v dalším článku věnovaném zapojením článků v akumulátorech.

Označení sekundárních článků

Vysvětlení označení INR18650 (obr. 3):

• I - materiálem anody je uhlík
• N - hlavní materiál katody je nikl
• R - cylindrický (válcový tvar) článků
• 18 - průměr článku 18mm
• 65 - výška článku 65mm

Poslední 0 nemá specifický význam a může být považována za formální prvek v označení.

Obr. 3. Označení článku

Obr. 4. Rozměry článků

Obr. 4 znázorňuje nejpoužívanější velikosti článků. Do akumulátorů pro ruční nářadí se používají články o rozměrech 18mm x 65mm (18650) a 21mm x 70mm (21700).

Typy článků podle materiálu katody

Ne všechny články jsou stejné – bez ohledu na velikost, jejich konečné vlastnosti závisí na materiálu katody. Ta je označena druhým písmenem v pořadí A₁A₂A₃. O tom, jak fungují Li-ion články, jsme podrobněji psali v článku na našem blogu zde.

INR – ideální volba pro akumulátorové nářadí

Články typu INR (obr. 5), nebo lithium-nikl-manganové s oxidem kobaltu (LiNiMnCoO₂), představují jednu z nejpoužívanějších technologií v moderních akumulátorech. Obsahují v katodě směs niklu, manganu a kobaltu, což jim poskytuje unikátní vlastnosti, ideální pro použití v akumulátorovém nářadí.

Výhody

Vyvážený výkon: články INR poskytují ideální kombinaci kapacity, výkonu a bezpečnosti. Dokáží dodávat stabilní proud pro napájení elektrického nářadí, přičemž si zachovávají dostatečnou výdrž na delší pracovní intervaly. Pro akumulátorové nářadí, které často pracuje při vysokém zatížení, jsou ideální, neboť zvládají proudové špičky bez přehřátí nebo degradace výkonu.

Bezpečnost a stabilita: ve srovnání s články jiného složení jsou bezpečnější a méně náchylné k přehřátí, což je důležité při intenzivním používání, jaké vyžaduje například akumulátorová úhlová bruska nebo akumulátorová pila. Při dlouhodobém používání s proměnlivou zátěží články INR účinně minimalizují riziko přehřátí, čímž přispívají k delší životnosti akumulátoru.

Obr. 5. Článek typu INR

Schopnost zvládnout vysoké zatížení: na rozdíl od některých jiných typů článků (např. ICR) jsou INR schopny dodávat vysoké proudy, které jsou potřebné při práci v režimu s vysokým výkonem.

Dlouhá životnost: stabilní chemické složení katody zaručuje, že články INR si zachovávají svou kapacitu a výkon i po mnoha nabíjecích cyklech, což snižuje potřebu výměny akumulátorů.

Nevýhody

Střední hustota energie: energetická hustota je nižší než u článků ICR. To znamená, že kapacita může být omezena při extrémně náročných aplikacích.

Střední kapacita: ve srovnání s vysokokapacitními články nemají INR tak dlouhou výdrž na jedno nabití, což však kompenzují svou spolehlivostí a bezpečností.

Aplikace

Články INR jsou speciálně navrženy pro použití v zařízeních, kde je nutná kombinace kapacity, výkonu a bezpečnosti. Typické aplikace zahrnují akumulátorové nářadí:

• Vrtačky a šroubováky: články poskytují dostatečný kroutící moment a dlouhou výdrž pro práci v zátěžových podmínkách
• Úhlové brusky: zvládají vysoký odběr proudu při konstantním výkonu
• Okružní a ocasní pily: zajišťují bezpečnou a stabilní dodávku energie i při náročném režimu používání
• Univerzální akumulátory: používají se také v pohonných jednotkách pro elektrická kola, skútry a pod.

V akumulátorech našich nářadí jsou použity články od renomovaných výrobců s dlouhodobou tradicí, jako jsou LG a SAMSUNG. Nejnovější akumulátory pro nářadí HERMAN této konstrukce jsou osazeny články od výrobce LITHPLUS. Kapacita článků LITHPLUS i po 250 nabíjecích cyklech zůstává na úrovni 94% a maximální vybíjecí proud je výrazně vyšší oproti konkurenčním článkům.

IMR

Články IMR (obr. 6), též známé jako nabíjecí články s oxidem manganičitým, používají jako katodu lithný oxid manganu (LiMn₂O₄). Toto složení jim dává jedinečné bezpečnostní a užitné vlastnosti.

Obr. 6. Článek typu IMR

Výhody

Vylepšená bezpečnost: mají bezpečnější chemii, která minimalizuje riziko úniku tepla a zvyšuje stabilitu během nabíjení a vybíjení.

Nižší vnitřní odpor: články IMR s nižším vnitřním odporem podporují vysoké rychlosti vybíjení, díky čemuž jsou ideální pro zařízení s vysokou spotřebou energie, jako jsou například výkonná svítidla.

Nevýhody

Nižší hustota energie: v porovnání s jinými typy mají články IMR obecně mírně nižší hustotu energie, což může snížit jejich životnost při dlouhotrvajících aplikacích s nízkou spotřebou.

Aplikace

Přenosné osvětlení: jsou ideální pro vysokovýkonná svítidla.

ICR

Články ICR (obr. 7), známé jako Lithium Cobalt Oxide Rechargeable Battery, používají jako katodu oxid lithno-kobaltnatý (LiCoO₂), který výrazně ovlivňuje jejich výkon a bezpečnostní charakteristiky.

Výhody

Vysoká hustota energie: dokáží uložit velké množství energie, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace, které vyžadují vysokou kapacitu.

Nevýhody

Bezpečnostní problémy: články ICR mohou být během používání s vysokým odběrem nestabilní, čímž se zvyšuje riziko přehřátí.

Nižší rychlosti vybíjení: ve srovnání s jinými typy mají omezené rychlosti vybíjení, což snižuje jejich účinnost při aplikacích s vysokým odběrem.

Obr. 7. Článek typu ICR

Aplikace

Spotřební elektronika: ideální pro zařízení, jako jsou notebooky a digitální fotoaparáty, kde je zapotřebí stabilní a dlouhodobé napájení.

Zařízení s nízkou spotřebou energie: vhodná pro přístroje, které vyžadují stálý, ale ne vysoký výkon, jako jsou některá lékařská zařízení.

IFR

Články IFR (obr. 8), známé jako Lithium Iron Phosphate Rechargeable, používají jako katodu fosforečnan železitý (LiFePO₄), což jim dává jedinečný bezpečnostní profil a prodlouženou životnost.

Obr. 8. Článek typu IFR

Výhody

Vylepšená bezpečnost: články IFR mají vysoce stabilní chemické složení, díky čemuž jsou bezpečné a snižují riziko úniku tepla.

Dlouhá životnost: jsou známé delší životností, ideální pro aplikace, kde je klíčová odolnost.

Nevýhody

Nižší hustota energie: mají nižší hustotu energie, čímž se omezuje množství energie, kterou mohou uložit.

Střední rychlosti vybíjení: ačkoli jsou stabilní, jejich rychlosti vybíjení jsou obecně nižší, což snižuje jejich vhodnost pro aplikace s vysokým odběrem.

Aplikace

Skladování solární energie: díky své bezpečnosti a odolnosti jsou články IFR vynikající pro solární skladovací systémy.

Elektrická vozidla: IFR články jsou ideální pro elektrická vozidla, poskytují bezpečnost a dlouhou životnost.

Pochopení rozdílů mezi typy IMR, ICR, INR a IFR je rozhodující pro výběr nejlepší možnosti pro konkrétní použití. Každý z těchto typů článků má jedinečné chemické složení a výkonnostní charakteristiky, díky čemuž jsou vhodné pro různé aplikace. Přehledné zobrazení vlastností jednotlivých článků zobrazuje graf 1.

Graf 1. Vlastnosti článků podle materiálu katody

Závěr

Označení akumulátorových článků v sobě ukrývá důležité informace o jejich konstrukci a rozměrech. Jejich konstrukce/chemické složení výrazně ovlivňuje klíčové vlastnosti jako je kapacita, výkon, bezpečnost, životnost a zátěžovou odolnost akumulátoru. Nejlepším kompromisem pro akumulátorové nářadí jsou články typu INR, které nabízejí vyvážené parametry vhodné pro většinu aplikací.

Důležitým faktorem, který tyto vlastnosti ještě umocňuje, je kvalita elektroniky. Moderní elektronika s BMS ( Battery Management System – systém správy baterie) prodlužuje životnost článků, zajišťuje stabilní výkon a minimalizuje riziko nebezpečných situací. Naopak akumulátory bez ochranné elektroniky mohou mít nepředvídatelné chování, rychle degradují a představují potenciální bezpečnostní riziko.

Proto při výběru akumulátoru doporučujeme ověřit nejen jeho kapacitu, ale také konstrukci článků a přítomnost kvalitní řídící elektroniky. V některém z dalších článků se podíváme na činnost BMS a jeho význam.

Klíčová slova: akumulátor, akumulátorový článek, označení, kapacita, napětí, polarita, anoda, katoda

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti 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

Práce ve firmě je mým prvním zaměstnáním a již téměř 25 let nic lepšího neznám. Začínal jsem v montérkách jako technik pro záruční a pozáruční opravy HERMAN nářadí, několik let jsem řídil úsek servisu, pak jsem se zakousl do logistiky, IT, programování a také se zabývám manažmentem kvality. Nabyté zkušenosti uplatňuji v současnosti při neustálém vylepšování a zdokonalování interních procesů a služeb pro zákazníka. Hlavu si rád „pročistím“ při manuální práci ve své dílně nebo v sedle kola hltáním nesčetných kilometrů u nás na Gemeru a okolí.