Batérie typu 18650 patria medzi najbežnejšie lítium-iónové články, ktoré sa široko využívajú v notebookoch, powerbankách a iných prenosných zariadeniach. Poznať kapacitu jedného článku je užitočné najmä v prípadoch repasovania batérií, výroby vlastných napájacích zdrojov alebo pri hodnotení opotrebenia starých batérií.

Získanie základných údajov

Na zistenie kapacity jedného článku je potrebné poznať niekoľko kľúčových údajov o samotnej batérii. Vo väčšine prípadov, je kapacita článku uvedená priamo na wrape článku, ale čo ak je tam všetko možné, ale údaj o kapacite nie? Prvým krokom je preto starostlivá identifikácia štítkových údajov, ktoré sa obvykle nachádzajú na vonkajšej strane batérie alebo sú uvedené v technickej dokumentácii výrobcu. Medzi najdôležitejšie údaje patrí nominálne napätie celej batérie a jej celková kapacita vyjadrená v miliampérhodinách (mAh). Nominálne napätie nám napovie, koľko článkov je zapojených v sérii, zatiaľ čo kapacita umožní výpočet kapacity jednotlivých článkov.

Ako príklad môžeme uviesť typickú batériu notebooku s parametrami 11,1 V a 4320 mAh. Hodnota napätia naznačuje, že batéria obsahuje sériovo zapojené články 18650, pričom ich počet je možné zistiť vydelením celkového napätia nominálnym napätím jedného článku. Celková kapacita batérie udáva, koľko energie je schopná batéria uchovávať a poskytovať počas svojho vybíjania, čo je kľúčové pre určenie kapacity jednotlivých článkov v prípade paralelného zapojenia. Tento krok tvorí základ pre ďalšie presné výpočty a analýzu štruktúry batériového packu.

Články 18650 majú štandardné nominálne napätie 3,7 V. Ak teda vydelíme napätie celej batérie hodnotou 3,7 V, dostaneme počet článkov zapojených v sérii. V príklade s 11,1 V batériou to znamená tri články v sérii (11,1 / 3,7 = 3). Tieto tri články v sérii definujú napätie batérie.

Li-ion článok 18650 AVACOM 2000mAh 3,7V s vyznačenou hodnotou kapacity článku

Určenie počtu paralelných vetiev

Okrem toho je potrebné určiť aj počet paralelných vetiev, ktoré priamo ovplyvňujú celkovú dostupnú kapacitu batérie. Paralelné zapojenie článkov zvyšuje kapacitu batérie pri zachovaní rovnakého napätia, čím sa dosiahne vyšší energetický výkon bez zmeny pracovného napätia.

Celkový počet článkov v batérii sa dá často odhadnúť podľa fyzického vzhľadu batérie, kde články bývajú usporiadané v pravidelných moduloch. V niektorých prípadoch môže byť počet článkov uvedený aj v technickej dokumentácii alebo priamo na štítku batérie. Ak napríklad batéria obsahuje 6 článkov a z výpočtu nominálneho napätia vieme, že ide o tri články v sérii (označované ako 3s), rozdelením celkového počtu článkov (6) počtom sériových článkov (3) získame dve paralelné vetvy (2p konfigurácia).

Každá paralelná vetva v tomto prípade obsahuje dva články spojené paralelne, čím sa zdvojnásobí kapacita dostupná pre danú vetvu bez zmeny jej napätia. Tento spôsob analýzy zapojenia je nevyhnutný pre presný výpočet kapacity jednotlivých článkov a následné posúdenie stavu a vhodnosti batérie pre ďalšie využitie, napríklad pri výrobe domácich úložísk energie alebo repasovaní batériových blokov.

Klasická 3s2p konfigurácia: 6 článkov 18650

Li-ion batéria notebooku Dell Inspiron 14R model batérie je J1KND, napätie 11.1V, kapacita 48 Wh v konfigurácii 3s2p

Výpočet kapacity jedného článku

Kapacita jednej paralelnej vetvy je rovnaká ako kapacita celej batérie, pretože články zapojené paralelne spoločne zvyšujú dostupnú kapacitu pri zachovaní rovnakého napätia. Ak poznáme počet paralelných vetiev, môžeme zistiť kapacitu jedného článku jednoduchým vydelením kapacity batérie počtom paralelných vetiev. V prípade, že každá vetva pozostáva z dvoch paralelne zapojených článkov, ako je to bežné v mnohých notebookových batériách, kapacita jedného článku bude polovica kapacity jednej vetvy, pretože oba články sa rovnako podieľajú na celkovej kapacite. V prípade, že každá vetva pozostáva z dvoch paralelne zapojených článkov, ako je to v prípade batérie Dell J1KND s konfiguráciou 3s2p, kapacita jedného článku bude:

C(18650) = 4320 mAh / 2 = 2160 mAh

Každý článok má teda kapacitu približne 2160 mAh. Tento výsledok je ideálny pre nové alebo málo použité články; pri starších batériách je však potrebné brať do úvahy možné zníženie kapacity v dôsledku opotrebovania a početných nabíjacích cyklov.

Praktické upozornenia

Je však potrebné si uvedomiť, že reálna kapacita starších batérií môže byť podstatne nižšia kvôli prirodzenej degradácii lítium-iónových článkov, ktorá vzniká postupným znižovaním chemickej stability elektrolytu, tvorbou pasivačných vrstiev na elektródach a častými cyklami nabíjania a vybíjania. Táto degradácia sa prejavuje nielen poklesom kapacity, ale aj zvýšením vnútorného odporu článkov, čo môže ovplyvniť výkon celého batériového modulu. Pri repasovaní alebo ďalšom použití je preto vhodné každý článok individuálne otestovať. Najefektívnejšou metódou je vykonanie vybíjacích cyklov pod kontrolovanou záťažou a presné meranie reálnej kapacity článku pri definovanom prúdovom odbere, pričom sa odporúča dodržať štandardné podmienky merania, ako je vybíjací prúd C/2 a teplota okolo 25 °C. Výsledky takéhoto testovania umožnia určiť, ktoré články sú ešte použiteľné a ktoré je potrebné vyradiť.

Záver

Tento jednoduchý postup umožní rýchlo a efektívne odhadnúť vlastnosti jednotlivých článkov bez potreby komplikovaného rozoberania alebo merania celého packu. Pre tých, ktorí sa chcú o problematike lítium-iónových článkov typu 18650 dozvedieť viac, je na stránkach ElektroLab dostupné množstvo odborných článkov a praktických sprievodcov. Tieto zdroje poskytujú hlbší pohľad na testovanie, bezpečné používanie a repasovanie batérií v rôznych aplikáciách.

---

---

---