LI-ION AKKUMULÁTOR ÉS FAGY

A Li-ion cellák, mint minden más újratölthető akkumulátor, nem szeretik a fagyot. Az alacsony hőmérséklet növeli az akkumulátor belső ellenállását és csökkenti a kapacitást. A Li-ion akkumulátorok fagypont alatti hőmérsékleten is működnek, akár -20°C-on is, de a felhasználható kapacitásuk alacsonyabb (de nem drasztikusan), és az ilyen használat során tönkremennek (elöregednek). A fagypont alatti hőmérsékleten történő tartós használat visszafordíthatatlanul károsítja az akkumulátort, és a rendelkezésre álló kapacitás csökken.

MI A HŐMÉRSÉKLETI HATÁRÉRTÉK?

Minden zárt (=nem nyitható) akkumulátorunkban Samsung INR18650-35E li-ion cellákat talál. A gyártó 10°C és 60°C közötti hőmérséklet-tartományt ad meg(üzemi hőmérséklet - kisütés), amelyben az akkumulátorok használhatóak (kisütve), és ahol a működőképességük garantált. A Panasonic, a nagyszerű 18650-es akkumulátorok másik nagy gyártója -20°C-ig terjedő kisütési tartományt ad meg. Véleményem szerint a Samsung csak a specifikációban szigorúbb (óvatosabb), mindkét akkumulátor -20°C-on is működik. Az állításomat egy linkkel támasztom alá, ami egy akkutesztre mutat a https://lygte-info.dk/ oldalon , ahol egy dán tesztelő egy nagyon hasonló Samsung INR18650-36G (3350mAh) akkut a fagyasztóban -21°C-on kisütött, és nagyon szolid kapacitást adott. Továbbá a működőképességet -20°C-on is megerősíti a NASA Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers című pdf dokumentuma, amely részletesen vizsgálja a Panasonic NCR18650A (3100mAh) cellát. A tényleges tesztet maga is elvégezheti a fagyasztóban, ahol általában -18°C van.

A legújabb tanulmányok még azt is jelzik, hogy a Li-ion -40°C-on is használható, nagyon alacsony kisütési áramot feltételezve.

KAPACITÁSCSÖKKENÉS FAGYPONT ALATTI HŐMÉRSÉKLETEN

Mennyivel csökken az akkumulátor kapacitása fagypont alatti hőmérsékleten? Erre egyáltalán nem könnyű válaszolni, mivel a kapacitás a kisütési áramtól is függ. A grafikonok pedig azt is mutatják, hogy ha a kisütési áram rendkívül nagy (pl. 4A), akkor az akkumulátor fokozatosan felmelegszik a normál hőmérsékletre, és azt megtartja.

Panasonic NCR18650GA - 4A-s kisütéskor 0°C-on az akkumulátor 3080mAh, 92,6%-os kapacitással rendelkezik 25°C-hoz képest. [5]

Panasonic NCR18650GA - 4A-s kisütéskor -10°C-on az akkumulátor 2920mAh, a kapacitás 88%-a 25°C-hoz képest [5] .

Panasonic NCR18650B - 3,3A-nál 0°C-on történő kisütéskor az akkumulátor 2950mAh, 90%-os kapacitással rendelkezik 25°C-hoz képest. [4]

Panasonic NCR18650B - 3,3A-nál -10°C-on történő kisütés esetén az akkumulátor 2800mAh, 85%-os kapacitással rendelkezik 25°C-hoz képest. [4]

Panasonic NCR18650B - 3,3A-nál -20°C-on történő kisütés esetén az akkumulátor 2190mAh, 67%-os kapacitással rendelkezik 25°C-hoz képest. [4]

Panasonic NCR18650A - 0,62A-nál 0°C-on történő kisütés esetén az akkumulátor kapacitása 2550mAh, 86%-a 25°C-hoz képest. [2]

Panasonic NCR18650A - 0,62A-nál -10°C-on történő kisütés esetén az akkumulátor kapacitása 2400mAh, ami 25°C-hoz képest 80,5%. [2]

Panasonic NCR18650A - ha 0,62A-nál -20°C-on kisütik, az akkumulátor 1400mAh, azaz 47%-os kapacitással rendelkezik 25°C-hoz képest. [2]

Panasonic INR18650-35E - ha 3,4A-nál -10°C-on kisütik, az akkumulátor kapacitása 40%-os a 25°C-hoz képest. [3]

LEMERÍTI AZ AKKUMULÁTORT, HA FAGYOS IDŐBEN HASZNÁLJA?

Igen, a li-ion akkumulátor használata 0°C alatt visszafordíthatatlanul tönkreteszi azt (az akkumulátor öregedése). Minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál jobban öregszik az akkumulátor. Ha a kisütési áram alacsony (pl. C/10 = 0,34A), a károsodás nem nagy. Nagy kisülési áram esetén a károsodás már jelentős. Vannak azonban olyan tanulmányok is, amelyek szerint a nagyobb kisütési áramok nem feltétlenül okoznak nagyobb kárt, mint az alacsony kisütési áramok, mivel az akkumulátor nagy áramáram mellett fokozatosan plusz hőmérsékletre tud felmelegedni. Akárhogy is van, bárhol is legyen az igazság, az akkumulátort károsítja a fagypont alatti hőmérsékleten való használat.

Sokkal nagyobb kárt okoz a cellák fagyos hőmérsékleten történő töltése, ami miatt az elektródák felületén rétegek képződnek, amelyek csökkentik a rendelkezésre álló kapacitást.

HOGYAN VÉDJÜK MEG AZ AKKUMULÁTOROKAT A FAGYÁSTÓL?

A körülményeket mindig magának kell felmérnie. Rövid (30 perces) futásoknál nem kell elrejteni az akkumulátort, nem valószínű, hogy ilyen rövid idő alatt lehűlne. Minden hosszabb tevékenység esetén, olyan körülmények között, ahol hideg van és még szeles is (az érzékelhető hőmérséklet még alacsonyabb), akkor vagy el kell rejtenie az akkumulátort a külső ruházat alá, vagy valahogyan el kell szigetelnie a hidegtől, pl. a softshell zsebünk használatával.

Ha komoly helyzetben van és fényre van szüksége, akkor természetesen felejtse el az elemeket és mentse az életét, egy használat fagyos időben nem fogja tönkretenni vagy észrevehetően károsítani az akkumulátort. Csak a hosszan tartó használat károsítja.

FORRÁSOK

[1] Battery University - Battery Testing and Safety (Akkumulátor egyetem - Akkumulátor tesztelés és biztonság), https://batteryuniversity.com/learn/article/battery_testing_and_safety

[2] Különböző gyártók COTS 18650 Li-ion celláinak teljesítménye és biztonsága, PDF, NASA, 2013.

[3] A Samsung INR18650-35E termék specifikációja, PDF, Samsung SDI, 2015

[4] A Panasonic/Sanyo NCR18650B termék specifikációja, PDF, Panasonic/Sanyo

[5] A Panasonic/Sanyo NCR18650GA termék műszaki leírása, PDF, Panasonic/Sanyo

[6] Panasonic 2,9Ah Li-ion NCR 18650 cellák teljesítmény- és biztonsági tesztelése, PDF, NASA, 2009