Moderní baterie: Nikl a lithium

Moderní baterie: Nikl a lithium – OBSAH

1. Minulost patřila niklu
2. Lithium a různé přísady
3. Lithiové baterie jsou bezpečné, přesto riziko nepodceňujte

Minulost patřila niklu

Nikl-metal hydridové baterie (NiMH) byly vyvinuty v roce 1967 v Battelle-Geneva Research Center, ale problémy s chemií vedly k tomu, že se začaly vyrábět až v 80. letech, kdy byly objeveny kvalitnější slitiny, které učinily baterie spolehlivými. Energetická hustota vzrostla na 120 Wh/kg, počet efektivních cyklů se pohybuje mezi 500 a zhruba 2 000, přičemž existují baterie s velmi nízkým sebevybíjením, které nabízí například Eneloop – a hodí se tak i pro zařízení s velmi malou spotřebou.

Lithium a různé přísady

Cimrmanův výrok, že budoucnost patří aluminiu, byl značně zkreslen, protože dnes vidíme, že současnost a přinejmenším blízká budoucnost patří lithiu. Lithium je velmi lehký a reaktivní kov, který nabízí vysokou energetickou denzitu – a na jeho chemii vznikla celá rodina lithium-iontových technologií (Li-Ion), z nichž nejvýznamnější jsou lithium-kobaltové baterie (LCO), lithium-polymerové baterie (LiPO) a lithium-fero-fosfátové (LiFePO4). To jsou jenom nejvýznamnější modely, lithiových baterií je mnoho druhů a obvykle se osazují speciálně podle aplikace.

Pro klasickou elektroniku, ať už jde o notebooky, telefony anebo podobná zařízení, se obvykle používají lithium-kobaltové baterie. Lithium-kobaltové baterie mají vysokou energetickou hustotu až 265 Wh/kg a životnost až 1 200 cyklů, ale obsahují jak vysoce reaktivní lithium, tak i kobalt, takže je vždy potřeba je správně recyklovat. Tento typ baterie může zničit jak kompletní vybití, tak ale i přebíjení, kde při přehřívání dochází k uvolňování vodíku – přitom se baterie může zahřát tak intenzivně, že může dojít i k jejímu zahoření, nebo vzácně výbuchu. Tyto baterie, přestože je u nich riziko zahoření a komplikovaného následného hašení, se používají i u vozidel, protože zatím nabízí nejlepší energetickou denzitu.

Lithium-polymerové (LiPO) baterie mají prakticky stejnou energetickou hustotu jako lithium-kobaltové. Mají ale jiný problém: Nemají pevný obal, při úniku plynů expandují, obal nafukují – a vznikající tlak může zničit elektroniku, což se bohužel v minulosti stalo zvláště u levnějších náhradních baterií, které neměly dostatečnou kvalitu. To se v minulosti bohužel už několikrát stalo, takže pokud se vaše zařízení začne deformovat, praskat, rozevírat se a podobně, je třeba nechat baterii urychleně zkontrolovat a případně vyměnit.

Podstatně stabilnější jsou lithium-železo-fosfátové baterie (LiFePO4), které mají nižší energetickou hustotu 160 Wh/kg, ale vyšší životnost – 3 000 až 10 000 cyklů. Jsou tepelně a chemicky stabilní, mechanicky odolnější, ale kvůli vyšší hmotnosti se používají hlavně u domácích baterií, které ukládají například energii ze solárních panelů pro pozdější využití. Jejich inertnost je zajímavá pro vozidla, ale bohužel kompromis s energetickou denzitou lithium-kobaltových baterií je velký a vylučuje je například pro aplikace v pohonu elektrických letadel.

Lithiové baterie jsou bezpečné, přesto riziko nepodceňujte

Lithiové baterie jsou ve většině případů bezpečné, ale i tak musíte dbát na základy bezpečnosti, používat certifikované baterie a nabíječky, které jsou vybavené ochrannými mechanismy chránící před přebitím a přehřátím článků. Lithium-iontové články by se neměly otevírat, prorážet nebo jinak mechanicky poškozovat. Baterie by se nikdy neměly nechat kompletně vybité, v případě dlouhodobého uložení by měly být nabité na 60 až 80 % kapacity. Pokud se baterie nafoukne nebo elektronika signalizuje, že je s ní problém, je třeba ji vyměnit a zrecyklovat, v případě, že je nevýměnná, může pomoci servis.

Lithiové baterie se staly nepostradatelnou součástí moderního světa, pohánějí vše od malých elektronických zařízení až po velké energetické systémy. Přestože mají své technické limity a bezpečnostní rizika, jejich vývoj neustále pokračuje směrem k vyšší účinnosti, bezpečnosti a životnosti. Správné zacházení s bateriemi a jejich recyklace jsou klíčové pro udržení jejich výkonu a zároveň minimalizaci ekologických dopadů.

Michal Rybka

Michal Rybka je publicista a nadšenec s 20 lety zkušeností v IT a gamingu. Je kurátorem AlzaMuzea a YouTube kanálu AlzaTech. Napsal několik fantasy a sci-fi povídek, které vyšly v knižní podobě, a pravidelně pokrývá páteční obsah na internetovém magazínu PCTuning.