LI-ION-BATTERI OG FROST

Li-ion-celler bryder sig ligesom alle andre genopladelige batterier ikke om frost. Lave temperaturer øger batteriets indre modstand og reducerer kapaciteten. Li-ion-batterier fungerer i frostgrader, selv ved -20 °C, men deres brugbare kapacitet er lavere (men ikke drastisk), og de ødelægges (ældes) ved sådan brug. Længere tids brug i frostgrader vil skade batteriet uopretteligt, og den tilgængelige kapacitet vil være lavere.

HVAD ER TEMPERATURGRÆNSEN?

I alle vores forseglede (=ikke-åbnelige) batterier finder du Samsung INR18650-35E li-ion-celler. Producenten angiver et temperaturområde på 10 °C til 60 °C(driftstemperatur - afladning), hvor batterierne kan bruges (aflades), og hvor deres funktionalitet er garanteret. Panasonic, en anden stor producent af gode 18650-batterier, angiver et afladningsområde ned til -20 °C. Efter min mening er Samsung kun strengere (mere forsigtig) i specifikationen, og begge batterier fungerer selv ved -20 °C. Jeg vil understøtte min påstand med et link til en batteritest på https://lygte-info.dk/, hvor en dansk tester afladede et meget lignende Samsung INR18650-36G (3350mAh) batteri i fryseren ved -21°C, og det gav en meget solid kapacitet. Desuden bekræftes funktionaliteten ved -20 °C i et pdf-dokument fra NASA med titlen Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers, hvor Panasonic NCR18650A (3100 mAh)-cellen undersøges i detaljer. Du kan selv udføre testen i fryseren, hvor der normalt er -18 °C.

Nylige undersøgelser viser endda, at Li-ion kan bruges ved -40 °C, hvis man antager meget lave afladningsstrømme.

KAPACITETSREDUKTION I FRYSETEMPERATURER

Hvor meget reduceres batterikapaciteten i frostgrader? Det er slet ikke let at svare på, da kapaciteten også afhænger af afladningsstrømmen. Og graferne viser også, at hvis afladningsstrømmen er ekstremt høj (f.eks. 4A), så vil batteriet gradvist varme op til normal temperatur og opretholde den.

Panasonic NCR18650GA - ved afladning med 4A ved 0 °C har batteriet 3080 mAh, 92,6 % af kapaciteten sammenlignet med 25 °C . [5]

Panasonic NCR18650GA - ved afladning ved 4A ved -10°C har batteriet 2920mAh, 88% af kapaciteten sammenlignet med 25°C [5].

Panasonic NCR18650B - når batteriet aflades ved 3,3 A ved 0 °C, har det 2950 mAh, 90 % af kapaciteten sammenlignet med 25 °C. [4]

Panasonic NCR18650B - når det aflades ved 3,3 A ved -10 °C, har batteriet 2800 mAh, 85 % af kapaciteten i forhold til 25 °C. [4]

Panasonic NCR18650B - når det aflades ved 3,3 A ved -20 °C, har batteriet 2190 mAh, 67 % af kapaciteten i forhold til 25 °C. [4]

Panasonic NCR18650A - når det aflades ved 0,62A ved 0°C, har batteriet 2550mAh, 86% af kapaciteten sammenlignet med 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - når det aflades ved 0,62A ved -10°C, har batteriet 2400mAh, 80,5% af kapaciteten sammenlignet med 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - når det aflades ved 0,62A ved -20°C, har batteriet 1400mAh, eller 47% af kapaciteten i forhold til 25°C. [2]

Panasonic INR18650-35E - når det aflades ved 3,4A ved -10°C, har batteriet 40% kapacitet sammenlignet med 25°C . [3]

AFLADER MAN BATTERIET VED AT BRUGE DET I FROSTVEJR?

Ja, hvis man bruger et li-ion-batteri under 0 °C, bliver det uigenkaldeligt ødelagt (batteriets ældning). Jo lavere temperaturen er, desto mere ældes batteriet. Hvis afladningsstrømmen er lav (f.eks. C/10 = 0,34A), er skaden ikke stor. I tilfælde af høje afladningsstrømme er skaden allerede betydelig. Der er dog også undersøgelser, der viser, at højere afladningsstrømme ikke nødvendigvis forårsager mere skade end lave afladningsstrømme, fordi batteriet gradvist kan opvarmes til en plustemperatur med høj strømgennemstrømning. Uanset hvor sandheden ligger, tager batteriet skade af at blive brugt i minusgrader.

Der sker meget mere skade ved at oplade celler i frostgrader, hvor der dannes lag på elektrodeoverfladen, som reducerer den tilgængelige kapacitet.

HVORDAN BESKYTTER MAN BATTERIER MOD FROST?

Du skal altid selv vurdere forholdene. Der er ingen grund til at gemme batteriet til korte (30 min.) løbeture, det er usandsynligt, at det vil køle ned på så kort tid. Ved længerevarende aktiviteter under forhold, hvor det er koldt og endda blæsende (den følsomme temperatur er endnu lavere), skal du enten gemme batteriet under dit yderste lag tøj eller isolere det fra kulden på en eller anden måde, f.eks. ved at bruge vores softshell-lomme.

Hvis du er i en alvorlig situation og har brug for lys, skal du selvfølgelig glemme batterierne og redde dit liv, for én gang brug i frostvejr vil ikke ødelægge eller mærkbart beskadige batteriet. Kun langvarig brug vil beskadige det.

KILDER

[1] Battery University - Battery Testing and Safety, https://batteryuniversity.com/learn/article/battery_testing_and_safety

[2] Ydeevne og sikkerhed for COTS 18650 Li-ion-celler fra forskellige producenter, PDF, NASA, 2013

[3] Specifikation af produktet Samsung INR18650-35E, PDF, Samsung SDI, 2015

[4] Specifikation af produktet Panasonic/Sanyo NCR18650B, PDF, Panasonic/Sanyo

[5] Specifikation af produktet Panasonic/Sanyo NCR18650GA, PDF, Panasonic/Sanyo

[6] Præstations- og sikkerhedstest af Panasonic 2,9Ah Li-ion NCR 18650-celler, PDF, NASA, 2009