Cesta do hlubin mobilu – vše o bateriích I.

Tichý a nenápadný společník mobilního telefonu, to je jeho baterie. Obvykle se nijak razantně nedožaduje naší pozornosti, což ovšem vůbec neznamená, že si ji nezaslouží. Ve středečním článku jste se již dozvěděli, jak s baterií zacházet, dnes se dozvíte, jaké typy baterií se v mobilech používají.
Pavel Frantál: Tichý a nenápadný společník mobilního telefonu, to je jeho baterie. Obvykle se nijak razantně nedožaduje naší pozornosti, což ovšem vůbec neznamená, že si ji nezaslouží. Ve středečním článku jste se již dozvěděli, jak s baterií zacházet, dnes se dozvíte, jaké typy baterií se v mobilech používají.

O napájecím zdroji mobilu – baterii – většinou ani nevíme, dokud ji nezačneme potřebovat. Podle zákona schválnosti se hlášení „baterie vybita“ objeví na displeji mobilu právě tehdy, když potřebujeme nutně dokončit důležitý hovor nebo dopsat a odeslat textovou zprávu. Pak zbývá napjaté čekání, co vydrží déle – zda poslední zbytečky energie nebo naše požadavky na služby mobilního telefonu – než napájecí obvody mobilu vyřknou definitivní ortel a rázným vypnutím přístroje naše snahy ukončí.

Další záludnosti pak skrývají starší baterie. Nejdříve stále se zkracující doba od jednoho nabíjení k druhému a pak již permanentně se vypínající přístroj nás nakonec donutí poohlédnout se po novém zdroji energie. Při nahlédnutí do katalogu s cenami náhradních baterií poznáme, že šetrné zacházení s tímto zdánlivě mrtvým kouskem hmoty se skutečně vyplatí. Ostatně, pár rad můžete najít v článku Jak správně dobíjet baterii telefonu.

Poznámka: Protože se bavíme o bateriích, které je možno znovu nabíjet, měli bychom je správně nazývat akumulátorové baterie, tj. baterie složené obvykle z více akumulátorových článků. Odlišili bychom je tak od tzv. primárních baterií složených z primárních (galvanických) článků, které nelze nabíjet – příkladem je např. klasická plochá baterie. Vzhledem k zažité terminologii však budeme používat jen termín baterie.

Co je paměťový efekt?

Tímto termínem označujeme zdánlivé snížení kapacity baterie, pokud není před nabíjením zcela vybita. Nejvíce se projevuje u typu Ni-Cd, méně u Ni-MH, zanedbatelně u Li-Ion. Příčinou je postupné zvětšování krystalků materiálu elektrod a tím snižování jejich účinné plochy. V extrémních případech se mohou krystaly zvětšit natolik, že proniknou přes separátor (vrstvu oddělující kladnou a zápornou elektrodu) a způsobí tak zkraty v článku baterie a tím zvýšené samovybíjení baterie. Tomuto jevu předcházíme občasným úplným vybitím baterie až do vypnutí přístroje – u Ni-Cd baterie jednou měsíčně, u Ni-MH baterie jednou za tři měsíce.

Baterie Ni-Cd – choulostivý silák na ústupu

Zdánlivě poněkud zmatený nadpis charakterizuje současné postavení tohoto typu baterií. Dlouhou dobu byly jediným dobíjitelným napájecím zdrojem pro přenosná zařízení. Pro tyto účely použití nabízejí dobré vlastnosti: jejich výroba je poměrně levná a dobře zvládnutá, na trhu jsou k dispozici v širokém spektru velikostí, napětí a kapacit, jsou schopny poskytovat velké vybíjecí proudy.

Vybíjecí proud se obvykle udává v násobcích jmenovité kapacity baterie označené jako C. Je-li např. kapacita baterie 600 mAh, může baterie Ni-Cd poskytovat proud i více než 2 × C, tedy 1200 mA; samozřejmě jen po omezenou dobu. Ve srovnání s ostatními typy baterií je to poměrně vysoká hodnota a Ni-Cd baterie jsou tedy zvláště vhodné v případě, že napájené zařízení odebírá nárazově vysoký proud – typicky akumulátorové vrtačky, šroubováky a jiné druhy ručního nářadí.

Další výhodou těchto baterií je možnost rychlého nabíjení – vhodně zkonstruovanou nabíječkou se dají nabít i za kratší dobu než je jedna hodina. Je možné je provozovat i za nízkých teplot pod bodem mrazu. V případě správného zacházení vydrží značný počet cyklů nabití/vybití – v literatuře se udává, že je možné je nabít až 1500× do poklesu využitelné kapacity na 80 % jmenovité hodnoty, ovšem upozorňuje se na to, že v případě špatného zacházení se tato výdrž sníží až na třetinu.

Správným zacházením se zde míní zejména jejich pravidelné používání – Ni-Cd baterie se nehodí pro příležitostné použití, kdy jsou dlouhou dobu mimo provoz. Rovněž je vhodné je občas – přibližně jednou měsíčně – zcela vybít. Tímto plným vybitím se obnoví jemná krystalická struktura materiálu elektrod a předejde se tak tzv. paměťovému efektu. Další nevýhodou baterií Ni-Cd jejich potenciální nebezpečnost pro životní prostředí. Kadmium (Cd) je těžký kov se značnou mírou toxicity a není proto možno tyto baterie likvidovat s běžným komunálním odpadem, tedy nelze je vyhazovat do popelnic.

V mobilních telefonech najdeme tento typ baterií již jen výjimečně u starších přístrojů, na druhou stranu jsou stále široce používané u zařízení vyžadujících velký napájecí proud (videokamery, elektrické ruční nářadí apod.) a zatím se nezdá, že by byly v této oblasti snadno nahraditelné.

Baterie Ni-MH – téměř v každém mobilu

Podstatná část současných mobilních telefonů používá nikl-metalhydridové baterie, které byly v prakticky použitelné podobě vyvinuty po roce 1980 a svými užitečnými vlastnostmi se rychle prosadily. Výhodou tohoto typu baterií je zejména větší energetická kapacita (baterie o stejné hmotnosti jako klasická Ni-Cd je schopna poskytnout o 30 % více energie) a do značné míry potlačený paměťový efekt. Oživení baterie hlubokým vybitím až do vypnutí přístroje je zde potřebné mnohem méně často, údajně jej postačí provést 1× za 3 měsíce. Při běžném provozu je možno nabíjet baterie Ni-MH již i po částečném vybití, zatímco u Ni-Cd se spíše preferuje nabíjení až po dosažení téměř vybitého stavu. Baterie Ni-MH také tolik neohrožují životní prostředí, neboť neobsahují žádné vysoce toxické látky.

I u těchto baterií se ovšem najdou nevýhody – jejich životnost je kratší (udává se asi 500 nabíjecích cyklů, je tedy třetinová proti Ni-Cd), poskytují menší vybíjecí proud (doporučuje se cca 0,5 × C, tedy např. 300 mA u baterie 600 mAh). V souvislosti s tím jsou méně vhodné pro rychlé nabíjení – obvykle trvá nabíjení baterie stejné velikosti dvakrát déle než u typu Ni-Cd – a na konci nabíjení se také znatelně více zahřívají.

Nevydrží příliš dlouho

Záporným rysem těchto baterií je také jejich poměrně vysoké samovolné vybíjení. Tento jev existuje i u typů Ni-Cd – v literatuře se udává, že plně nabitá baterie Ni-Cd ztratí za 24 hodin po nabití 10 % své kapacity. Další vybíjení je samozřejmě podstatně pomalejší a činí přibližně 10 % každý měsíc. U baterií Ni-MH je ale tento jev až dvakrát výraznější a není tedy moudré baterii nabít a pak ji odložit do rezervy.

Přes všechny uvedené nevýhody jsou Ni-MH baterie hojně používány zvláště u těch přístrojů, které nevyžadují extrémně velké napájecí proudy, tedy u mobilních telefonů. V současné době se s nimi setkáme téměř u všech mobilů nižší a střední třídy. Dražší typy preferují vyspělejší technologie – baterie na bázi lithia.

Zítra budeme pokračovat s bateriemi Li-Ion a Li-Pol a zodpovíme na několik nejčastějších otázek okolo baterií.

Článek byl napsán pro časopis Mobility

.

Témata článku: Cesta, Vysoká hodnota, Napájecí proud, Mobil