LITIUMJONBATTERI OCH FROST

Li-ion-celler, liksom alla andra uppladdningsbara batterier, gillar inte frost. Låga temperaturer ökar batteriets inre motstånd och minskar kapaciteten. Litiumjonbatterier fungerar i minusgrader, till och med vid -20°C, men deras användbara kapacitet är lägre (dock inte drastiskt) och de förstörs (åldras) av sådan användning. Vid långvarig användning i minusgrader skadas batteriet irreversibelt och den tillgängliga kapaciteten blir lägre.

VAD ÄR TEMPERATURGRÄNSEN?

I alla våra förseglade (=ej öppningsbara) batterier finns Samsung INR18650-35E li-ion-celler . Tillverkaren anger ett temperaturintervall på 10°C till 60°C(driftstemperatur - urladdning) där batterierna kan användas (urladdas) och där deras funktion garanteras. Panasonic, en annan stor tillverkare av bra 18650-batterier, anger ett urladdningsintervall på ner till -20°C. Enligt min mening är Samsung bara strängare (mer försiktiga) i specifikationen, båda batterierna fungerar även i -20°C. Jag kommer att stödja mitt påstående med en länk till ett batteritest på https://lygte-info.dk/, där en dansk testare laddade ur ett mycket liknande Samsung INR18650-36G (3350mAh) batteri i frysen vid -21°C och det gav en mycket solid kapacitet. Dessutom bekräftas funktionaliteten vid -20°C av ett pdf-dokument från NASA som heter Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers och som i detalj undersöker Panasonic NCR18650A (3100mAh)-cellen. Du kan själv göra det faktiska testet i frysen där det vanligtvis är -18°C.

Nya studier visar till och med att Li-ion kan användas vid -40°C, förutsatt mycket låga urladdningsströmmar.

KAPACITETSMINSKNING I FRYSTEMPERATURER

Hur mycket minskar batterikapaciteten i minusgrader? Det är inte alls lätt att svara på, eftersom kapaciteten också beror på urladdningsströmmen. Och diagrammen visar också att om urladdningsströmmen är extremt hög (t.ex. 4A) kommer batteriet gradvis att värmas upp till normal temperatur och bibehålla den.

Panasonic NCR18650GA - vid urladdning med 4A vid 0°C har batteriet 3080mAh, 92,6% av kapaciteten jämfört med 25°C. [5]

Panasonic NCR18650GA - vid urladdning med 4A vid -10°C har batteriet 2920mAh, 88% av kapaciteten jämfört med 25°C [5].

Panasonic NCR18650B - när batteriet laddas ur vid 3,3A vid 0°C har det 2950mAh, 90% kapacitet jämfört med 25°C. [4]

Panasonic NCR18650B - när batteriet laddas ur med 3,3A vid -10°C har det 2800mAh, 85% av kapaciteten jämfört med 25°C. [4]

Panasonic NCR18650B - när batteriet laddas ur med 3,3A vid -20°C har det 2190mAh, 67% av kapaciteten jämfört med 25°C. [4]

Panasonic NCR18650A - vid en urladdning på 0,62A vid 0°C har batteriet 2550mAh, 86% av kapaciteten jämfört med 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - vid en urladdning på 0,62A vid -10°C har batteriet 2400mAh, 80,5% av kapaciteten jämfört med 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - vid en urladdning på 0,62A vid -20°C har batteriet 1400mAh, eller 47% av kapaciteten jämfört med 25°C. [2]

Panasonic INR18650-35E - vid urladdning med 3,4A vid -10°C har batteriet 40% kapacitet jämfört med 25°C. [3]

TAR MAN SLUT PÅ BATTERIET OM MAN ANVÄNDER DET I MINUSGRADER?

Ja, om du använder ett li-jon-batteri under 0°C kommer det att förstöras oåterkalleligt (batteriets åldrande). Ju lägre temperaturen är, desto mer åldras batteriet. Om urladdningsströmmen är låg (t.ex. C/10 = 0,34A) är skadan inte så stor. Vid höga urladdningsströmmar är skadan redan betydande. Det finns emellertid också studier som visar att högre urladdningsströmmar inte nödvändigtvis orsakar mer skada än låga urladdningsströmmar, eftersom batteriet gradvis kan värmas upp till en plustemperatur med högt strömflöde. Hur som helst, oavsett var sanningen ligger, så skadas batteriet av användning i minusgrader.

Mycket värre är det att ladda cellerna i minusgrader, eftersom det då bildas lager på elektrodytan som minskar den tillgängliga kapaciteten.

HUR SKYDDAR MAN BATTERIER FRÅN ATT FRYSA?

Du måste alltid själv utvärdera förhållandena. Det finns ingen anledning att gömma batteriet för korta (30 min) körningar, det är osannolikt att det kyls ned på så kort tid. För längre aktiviteter i förhållanden där det är kallt och till och med blåsigt (den känsliga temperaturen är ännu lägre) måste du antingen gömma batteriet under ditt yttersta lager kläder eller isolera det från kylan på något sätt, t.ex. genom att använda vår softshellficka.

Om du befinner dig i en allvarlig situation och behöver ljus, glöm då naturligtvis batterierna och rädda ditt liv, en användning i iskallt väder kommer inte att förstöra eller märkbart skada batteriet. Endast långvarig användning kommer att skada det.

KÄLLOR

[1] Battery University - Batteritestning och säkerhet, https://batteryuniversity.com/learn/article/battery_testing_and_safety

[2] Prestanda och säkerhet för COTS 18650 Li-ion-celler från olika tillverkare, PDF, NASA, 2013

[3] Specifikation av produkten Samsung INR18650-35E, PDF, Samsung SDI, 2015

[4] Specifikation för produkten Panasonic/Sanyo NCR18650B, PDF, Panasonic/Sanyo

[5] Specifikation för produkten Panasonic/Sanyo NCR18650GA, PDF, Panasonic/Sanyo

[6] Prestanda- och säkerhetstest av Panasonic 2,9 Ah Li-ion NCR 18650-celler, PDF, NASA, 2009