LI-ION-AKKU JA PAKKANEN

Li-ion-kennot, kuten kaikki muutkin ladattavat akut, eivät pidä pakkasesta. Alhaiset lämpötilat lisäävät akun sisäistä vastusta ja vähentävät kapasiteettia. Li-ioni-akut toimivat pakkasessa, jopa -20 °C:ssa, mutta niiden käyttökapasiteetti on pienempi (mutta ei dramaattisesti) ja ne tuhoutuvat (vanhenevat) tällaisessa käytössä. Pitkäaikainen käyttö pakkasessa vaurioittaa akkua peruuttamattomasti ja käytettävissä oleva kapasiteetti pienenee.

MIKÄ ON LÄMPÖTILARAJOITUS?

Kaikissa suljetuissa (=ei avattavissa) akuissamme on Samsung INR18650-35E li-ionikennoja. Valmistaja määrittelee lämpötila-alueen 10°C - 60°C(käyttölämpötila - purkaus), jossa akkuja voidaan käyttää (purkaa) ja jossa niiden toimivuus on taattu. Panasonic, toinen suuri suurten 18650-akkujen valmistaja, määrittää purkausalueen jopa -20 °C:seen asti. Mielestäni Samsung on vain tiukempi (varovaisempi) määrittelyssä, molemmat akut toimivat jopa -20°C:ssa. Tuen väitettäni linkillä akkutestiin osoitteessa https://lygte-info.dk/, jossa tanskalainen testaaja purki hyvin samanlaisen Samsung INR18650-36G (3350mAh) -akun pakastimessa -21°C:ssa ja se antoi erittäin vankan kapasiteetin. Lisäksi toimivuus vahvistetaan -20 °C:ssa NASAn pdf-dokumentissa Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers , jossa tarkastellaan yksityiskohtaisesti Panasonic NCR18650A (3100mAh) -kennoa. Varsinaisen testin voi tehdä itse pakastimessa, jossa on yleensä -18°C.

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat jopa, että Li-ion-kennot ovat käyttökelpoisia -40°C:ssa, jos oletetaan hyvin alhaiset purkausvirrat.

KAPASITEETIN VÄHENEMINEN PAKKASESSA

Kuinka paljon akun kapasiteetti vähenee pakkasessa? Tähän ei ole lainkaan helppo vastata, sillä kapasiteetti riippuu myös purkausvirrasta. Ja kuvaajat osoittavat myös, että jos purkausvirta on erittäin suuri (esim. 4 A), akku lämpenee vähitellen normaalilämpötilaan ja säilyttää sen.

Panasonic NCR18650GA - kun akku purkautuu 4A:lla 0°C: ssa, akun kapasiteetti on 3080mAh, 92,6% kapasiteetista verrattuna 25°C:een. [5]

Panasonic NCR18650GA - purkautuessaan 4A:lla -10°C: ssa akussa on 2920mAh, 88 % kapasiteetista verrattuna 25°C:een [5] .

Panasonic NCR18650B - kun akku puretaan 3,3A:lla 0°C: ssa, akun kapasiteetti on 2950mAh, 90 % verrattuna 25°C:een. [4]

Panasonic NCR18650B - kun akku puretaan 3,3A:lla -10°C: ssa, akun kapasiteetti on 2800mAh, 85 % verrattuna 25°C:een. [4]

Panasonic NCR18650B - kun akku puretaan 3,3A:lla -20°C: ssa, akun kapasiteetti on 2190mAh, 67 % kapasiteetista verrattuna 25°C:seen. [4]

Panasonic NCR18650A - kun akku purkautuu 0,62A:lla 0°C: ssa, akun kapasiteetti on 2550mAh, 86 % kapasiteetista verrattuna 25°C:seen. [2]

Panasonic NCR18650A - kun akku puretaan 0,62A:lla -10°C: ssa, akun kapasiteetti on 2400mAh, 80,5 % verrattuna 25°C:seen. [2]

Panasonic NCR18650A - kun akku puretaan 0,62A:lla -20°C: ssa, akun kapasiteetti on 1400mAh eli 47 % verrattuna 25°C:een. [2]

Panasonic INR18650-35E - kun akku puretaan 3,4A:lla -10°C: ssa, akun kapasiteetti on 40 % verrattuna 25°C:een. [3]

TYHJENNÄTKÖ AKUN KÄYTTÄMÄLLÄ SITÄ PAKKASESSA?

Kyllä, li-ioniakun käyttäminen alle 0 °C:n lämpötilassa tuhoaa sen peruuttamattomasti (akun vanheneminen). Mitä alhaisempi lämpötila, sitä enemmän akku vanhenee. Jos purkausvirta on pieni (esim. C/10 = 0,34A), vahinko ei ole suuri. Jos purkausvirta on suuri, vaurio on jo merkittävä. On kuitenkin olemassa myös tutkimuksia, joiden mukaan suuremmat purkausvirrat eivät välttämättä aiheuta suurempia vaurioita kuin pienet purkausvirrat, koska akku voi vähitellen lämmetä plussalämpötilaan suurella virrankulutuksella. Olipa totuus mikä tahansa, akku vaurioituu käytettäessä sitä pakkasessa.

Paljon enemmän vahinkoa aiheutuu kennojen lataamisesta pakkasessa, jolloin elektrodien pinnalle muodostuu kerroksia, jotka vähentävät käytettävissä olevaa kapasiteettia.

MITEN AKUT SUOJATAAN JÄÄTYMISELTÄ?

Olosuhteet on aina arvioitava itse. Akkua ei tarvitse piilottaa lyhyiden (30min) ajojen ajaksi, se tuskin jäähtyy niin lyhyessä ajassa. Pidemmissä aktiviteeteissa olosuhteissa, joissa on kylmää ja jopa tuulista (järkevä lämpötila on vielä alhaisempi), sinun on joko piilotettava akku päällysvaatteiden alle tai eristettävä se jotenkin kylmältä, esim. käyttämällä softshell-taskua.

Jos olet vakavassa tilanteessa ja tarvitset valoa, niin tietysti unohda paristot ja pelasta henkesi, yksi käyttö pakkasessa ei tuhoa tai vahingoita paristoa havaittavasti. Vain pitkäaikainen käyttö vahingoittaa sitä.

LÄHTEET

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

[2] Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers, PDF, NASA, 2013.

[3] Samsung INR18650-35E -tuotteen tekniset tiedot, PDF, Samsung SDI, 2015.

[4] Tuotteen Panasonic/Sanyo NCR18650B tekniset tiedot, PDF, Panasonic/Sanyo.

[5] Tuotteen Panasonic/Sanyo NCR18650GA tekniset tiedot, PDF, Panasonic/Sanyo.

[6] Panasonicin 2,9Ah Li-ion NCR 18650 -kennojen suorituskyvyn ja turvallisuuden testaus, PDF, NASA, 2009.