Vše o bateriích pro elektrokola

Návod, jak jim porozumět a jak se o ně správně starat, aby vám dlouho vydržely.

Baterie, neboli správně akumulátor, je technické zařízení na opakované uchovávání energie, obvykle elektrické. Akumulátor je sekundární článek, který je potřeba nejdříve nabít a teprve potom je možné jej použít jako zdroj energie. V elektrokolech je to ta nejdražší a zároveň nejnevypočitatelnější komponenta.

V elektrokolech se nyní setkáte asi v 90% s lithium-iontovými (Li-Ion) články. Jedná se o válečky o šířce 18  výšce 65 mm (proto se setkáte i s označením 18650) sestavené do paralelní a sériové kombinace tak, aby bylo dosaženo požadovaného napětí a kapacity. S lithium-polymerovými články (Li-Pol) se setkáte již o něco méně, protože jsou tvořeny plochými pouzdry a jejich tvarová adaptabilita je o něco nižší (ano, tyto placaté baterie jsou ve všech mobilních telefonech). Lithium-železo-fosfátové (LiFePO4) baterie se pak využívají především v elektrických skútrech, protože mají oproti výše zmíněným asi o 50% vyšší hmotnost.  

Původně používané olověné (neboli gelové) baterie se pro svoji extrémní váhu (často více než 8 kg) a pro obsah kyseliny sírové již na elektrokolech téměř nepoužívají. Stejně je tomu i s nikl-metal hydridovými bateriemi (NiMh), kde je zase problém s paměťovým efektem (baterii bylo pro úplné nabití třeba kompletně vybít), vysokou zátěží (vzpomeňte si, jak dlouho se nabíjí blesk fotoaparátu který je napájen nabíjecími NiMh tužkovými bateriemi..) a také jeho energetická hustota – tedy kolik energie dokáže absorbovat na kilogram hmotnosti – je přibližně 3x nižší než moderní Li-Ion články.  

Právě tyto parametry – energetická hustota, neboli kapacita a maximální zatížení jsou společně s životností článků baterie to, co by vás mělo zajímat při výběru elektrokola. 

Baterie je tvořena chemickým roztokem – elektrolytem, ve kterém je umístěna záporná elektroda – anoda, z níž proudí elektrony směrem ke kladné elektrodě – katodě. Ve válcových článcích jsou tyto materiály navinuty na sebe, oddělené separátorem. Jednoduše řečeno: čím delší proužek se do objemu baterie povede svinout, tím vyšší je výsledná kapacita článku.  Kapacita je udávána v miliampérhodinách (mAh). Bavíme-li se o nejobvyklejších Li-Ion bateriích, pak napětí článku je vždy 3,6 V (Volt). Články jsou v baterii pospojovány jak sériově (za sebou) tak paralelně (vedle sebe). Sériové spojení dává napětí baterie (typicky je to 10 článků – tedy 36 V) a paralelní kapacitu.

Kapacita je dána použitými články. Nyní se často setkáváme s Li-Ion článkem o kapacitě 3200mAh. Pokud jich tedy spojíme 10 sériově a 5 paralelně (označováno jako 10S5P), dostaneme se na výslednou kapacitu baterie 16000 miliampérhodin, neboli 16 Ah (Ampérhodin). Abychom získali výslednou kapacitu baterie ve Watthodinách (Wh), musíme tuto kapacitu ještě vynásobit napětím článku – tedy 36V a dostaneme výsledných 576 Wh. To jsou dnes v podstatě standardní kapacity baterií, které najdeme u mnohých dnešních elektrokol.

Napětí článků ale kolísá mezi mezními hodnotami 4,2V a 2,5V (viz. obrázek).  Pokud je jedna z hodnot překročena, dochází k nevratnému poškození článku. Aby se to nestalo, každá baterie v elektrokolech musí být vybavena elektronickou ochranou, která je označována jako BMS – anglicky Battery Management System. Ta kontroluje nabíjení a vybíjení baterie. Nikdy nechtějte z baterie „vymačkat maximum“ - některá levnější elektrokola nemají nastaven režim BMS příliš precizně a tak může být jeden dlouhý výlet na vašem ekole „až na doraz“ také tím posledním.

Na tomto schématu je vidět, že provozní napětí u 36V baterie elektrokola je mezi 3,0V - 4,2V na článek (tedy 30V - 42V na celou baterii).
O hlídání napětí se stará elektronika baterie - systém BMS. 

POZOR! Na trhu se objevují modely elektrokol s bateriemi, jejichž deklarovaná kapacita hlásá 800 i více Wh.  V takovém případě se vyplatí zpozornět, protože i když existují články, které mají kapacitu vyšší než aktuálně maximálních 3600mAh (typ Panasonic NCR18650G), tyto nejsou určeny pro elektrokola z důvodu nízkého proudového vybíjecího zatížení. Přeci jenom například na baterii v notebooku jsou na okamžitou spotřebu kladeny jiné požadavky, než na baterku elektrokola při výšlapu do prudkého kopce na maximální asistenční mód. Při vyšším proudovém zatížení (nad 15A) pak výrazně klesá napětí baterie a elektronika BMS baterii ihned vypíná a o to žádný majitel elektrokola.

Životnost a cykly baterie

Toť věčně omílané téma, stejně jako dotaz „kolik má ta a ta baterie cyklů“. Odpověď je vždycky stejná – "nevíme". Pokud bychom byli v laboratoři a věnovali tomu čas, můžeme provést řadu nabíjecích a vybíjecích cyklů a ubývající kapacitu zapisovat do grafu.

Ale vy přeci budete na elektrokole jezdit! Jednou 15 kilometrů do práce a zpět, podruhé pojedete na dlouhý výlet a po 50 km baterii třeba za hodinu přes oběd nabijete o 30-50% a pojedete dál. To je možnépaměťový efekt. Renomovaní výrobci bateriových článků (například Panasonic, Samsung, Sony, LG), pokud už počet cyklů uvádí, tak píší cca 500. Ale jiní výrobci, kteří pravděpodobně používají horší - neznačkové typy baterií, bez ostychu napíší 1000 i více nabíjecích cyklů. Jednoduchá a reálná odpověď vychází z jednoduché matematiky:

Řekněme, že na vaši baterii o kapacitě 400Wh na jedno nabití ujedete 40 kilometrů. A tato baterie bude reálně fungovat 500 plných cyklů.  To je celkem 20.000 kilometrů - takže po tři roky, každý den, v létě, v zimě, i v plískanicích můžete ujet bezmála 20 km. Je to hodně nebo málo? 

Nedávno jsme v ekolo.cz měli zákazníka, který si koupil ekolo v roce 2008. Chlubil se, že najede ročně okolo 3000 km a na původní - 8 let starou - baterii ujede už jenom 13 km - to mu prý ale pro jeho potřeby stačí, takže novou baterii stále nepotřebuje!  

Dlužno zmínit, že baterie degraduje i při nepoužívání. Takže koupě rezervní baterie, kterou použijete jenom občas, se spíše nevyplatí. Co se naopak vyplatí sledovat je nabíjecí proud. Jeho hodnota je uvedena na nabíječce v Ampérech (A) a udává, jak rychle baterii tou kterou nabíječkou dobijete. Pokud budete nabíjet své elektrokolo vždy jenom přes noc, bude vám to asi jedno, protože i s tou nejslabší nabíječkou bude baterie ráno zcela nabitá. Rozdíl přichází v okamžiku, kdy si naplánujete celodenní 120 kilometrový výlet, na který si vezmete do batůžku nabíječku. Tady už bude veliký rozdíl, zdali při zastávce na oběd nabíjíte proudem 2A (většina levnějších elektrokol) nebo proudem 4A (nabíječka Bosch), či dokonce 5A (Turbo-nabíječka Agogs). Pozor, ne každou baterii lze nabíjet tak rychle, musí tomu být uzpůsobena elektronika baterie!

Jak si nezničit baterii

Baterie elektrokola nepotřebuje žádnou zvláštní údržbu. Ale existuje několik mnohokrát vyzkoušených způsobů jak jí zničit.

Zaprvé věnujte pozornost systému zapnutí a vypnutí baterie. Renomovaní výrobci využívají v baterii takzvaný „spánkový mód“. Baterii aktivujete většinou kliknutím na tlačítko na jejím těle, případně zapnutím elektrokola na ovládacím panelu. Jakmile ekolo odstavíte, baterie se po několika hodinách sama uvede do spánku – tedy vypne se napájení obvodů BMS. Pokud pojedete dál, je nutné baterii opět kliknutím aktivovat.

Na našem trhu se ale jestě často setkáte se systémy baterii buď s kolébkovým, nebo klíčkovým zapínáním. Po odstavení kola pak zapomenete otočit klíček do polohy vypnuto a ještě častěji zapomenete vypnout onen kolébkový přepínač na baterii (ten je navíc často dovedně skrytý a není jasné, kdy je v poloze zapnuto a kdy v poloze vypnuto). A elektronikou BMS baterie stále protékají miliampéry. Pokud takto elektrokolo necháte zapnuté přes noc, asi se nic nestane, ale když baterii necháte stát hodně vybitou, tak již po několika týdnech dochází vlivem samovybíjení k podbití baterie pod bezpečné 3V na článek a vás čeká pravděpodobně  investice několika tisíc korun do nové. 

A podobné je to i s nabíječkou – po nabití doporučujeme odpojit. Představa, že když nechám elektrokolo nabíjet 4 měsíce, bude vše OK je bohužel mylná.

Skladování baterie přes zimu je velmi jednoduché. V podstatě stačí baterií nabít na 50% a uložit na chladné místo. Je lépe baterii skladovat mimo ekolo, aby nedošlo k nechtěné aktivaci přes kontakty.

Baterie z druhé ruky

Každý den se na aukčních serverech a bazarech objeví několik použitých elektrokol k prodeji za podezřele výhodných podmínek. Domníváme se, že minimálně polovina z nich bude mít problém s kapacitou baterie a proto se jich majitelé hledí zbavit. Ale stejně jako druhým do hlavy, ani do baterie nevidíte a na ujetí deklarovaných XX km dojezdu většinou není čas. Rada tedy zní – pokud se rozhodnete pro ojeté elektrokolo, vždy vyžadujte protokol o čerstvém změření kapacity baterie, jako to nabízí třeba ekolo.cz. Pro přesné změření baterie a výrobu grafu máme v servisu elektrokol speciální přístroj, které vykreslí stav baterie v zátěži a zkalkuluje podle toho její přesnou  kapacitu. Kupovat ekolo s nižší než 80% kapacitou nedoporučujeme. 

Vývoj technologií baterií pro elektrokola

Žádný zásadní převrat se ale v příštích několika letech konat nebude a ani cena baterií nespadne za 3 roky o 50%.

Věříme v technologickou evoluci jako doposud – v roce 2010 se baterie o kapacitě 280Wh prodávala asi za 12.000 Kč. V roce 2014 šlo za tuto sumu pořídít značkovou baterii s kapacitou přibližně 480Wh. Nyní se za tyto peníze prodává baterie o kapacitě cca 600Wh. Tempo nárůstu kapacity bude postupně zpomalovat. Cena baterií tedy určitě není důvod, proč byste měli nákup elektrokola odkládat. 

Vaše dotazy a naše odpovědi: 

Jaké jsou rozdíly mezi bateriemi?

• Nickel Metal Hydride (NiMH) baterie nabízí vysokou kapacitu (mají více než dvakrát vyšší kapacitu oproti NiCd), možnost rychlého nabíjení a velkou spolehlivost. Baterie užívané v elektrických dopravních prostředcích jsou konstruovány až na 500 nabíjecích cyklů, pak může být repasována. Skladování těchto akumulátorů je možné v nabitém i vybitém stavu., je ale nutné minimálně 3x v průběhu jednoho roku články několikrát nabít a vybít, jinak může dojít ke znehodnocení elektrod akumulátoru a k nevratné ztrátě kapacity. Složení baterie: Kladná elektroda - nikl, Záporná elektroda - hydrid směsi kovů, 
  Elektrolyt - draselný louh. Více o NiMH bateriích na Wikipedii.

• Lithium Železo Fosfát (LiFePO₄) technologie se vyznačuje nižšími výrobními náklady, je netoxická. Katodu tvoří fosforečnan železnato litný, anoda je jako u ostatních li-ion baterií vyrobena z uhlíku. Výsledkem použití těchto materiálů je, že články dokážou velmi rychle absorbovat i vydávat energii. Baterie mají vynikající teplotní stabilitu, oproti klasickým Li-Ion akumulátorům také schopnost dodat vyšší proud, počet cyklů je o hodně vyšší. Na druhou stranu mají o něco nižší napětí (nominální napětí se pohybuje mezi 3,0-3,3V) a také nižší hustotu energie, což má za následek větší nárok na prostor a tedy vyšší hmotnost baterie shodné kapacity (ve srovnání s technologií Li-Pol).
   
• Lithium Polymerové (Li-Pol) jsou komerčně užívaným typem baterií, s dobrým poměrem váha/výdrž/životnost, již jsou ale překonány bateriemi tyopu Li-Ion. Baterie mají velmi nízké samovybíjení a jsou citlivé na přesné nabíjení, proto je u Li-Pol akumulátorů nutné používat pouze nabíječe, které jsou dodávané výrobcem.  Více o Li-Pol bateriích na Wikipedii.
   
• Lithium Ion (Li-Ion) baterie mají zvýšenou kapacitu a jsou velmi lehké, proto je jejich cena oproti NiMH bateriím obyčejně vyšší, nicméně díky delší životnosti je výhodnější. Baterie uživané v elektrických dopravních prostředcích je konstruovány až na 1000 nabíjecích cyklů. Složení baterie: Kladná elektroda - směs kysličníků lithia s dalším kovem, Záporná elektroda - uhlík se směsí dalších chemikálií, Elektrolyt - lithiová sůl v organickém rozpouštědle. Používají se jako sety cylindrických článků typ 18650. Tyto baterie používáme v modelech elektrokol AGOGS, nyní s maximální kapacitou přes 630Wh. Více o Li-Ion bateriích na Wikipedii.

Baterie se během nabíjení zahřívají, je na tom něco špatného?

Ne, je to normální, při procesu nabíjení a průchodu el. proudu se zahřívají všechny typy současných baterií. A nabíječky také. 


Co je to paměťový efekt?

Traduje se, že paměťový efekt nastává, když je baterie znovu nabíjena, aniž by byla předtím zcela vybita. Baterie si pamatuje svou poslední zbytkovou kapacitu před jejím dalším nabíjením. Proto když dáte nabít baterie dříve, než je svým užíváním zcela vybijete, užitková doba baterie se bude snižovat. Baterie používané většinou našich produktů (Li-Ion, Li-Pol) nemají žádný nebo úplně zanedbatelný paměťový efekt.

Má cenu baterii formátovat?

Tzv. formátování baterie (správně formování baterie) je cyklus, pří kterém se provede úplné vybití a úplné nabití baterie. Toto se dříve provádělo kvůli paměťovému efektu, kterým staré baterie typu NiMH a NiCd trpěly. S příchodem nových Li-Ion a Li-Pol baterií už toto neplatí. Naopak, formátování Li-Ion a Li-Pol baterií je způsob, jak nejlépe zkrátit jejich životnost. Proto důrazně doporučujeme se formátování baterie elektrokola vyvarovat.


Co to znamená samovybíjení baterií?

Jestliže je baterie po úplném nabití odložena bez užívání, začne postupně ztrácet svou energii. Hodnota samovybíjení u Li-Ion a Li-Pol baterií je velmi nízká, pohybuje se maximálně kolem 5% za měsíc při pokojové teplotě. Je dobré baterii jednou měsíčně zkontrolovat a pokud klesla její kapacita pod 50%, dobít ji na cca 70%. Doměnka, že hluboké vybíjení prodlužuje životnost bateriových článků je hluboce zakořeněný nesmysl!

Co je to kapacita baterie a počet cyklů?

Kapacita nabíjecí baterie udává množství elektrického náboje, které je schopna baterie pojmout. Jednotkou je Ah (ampérhodina), takže baterie s kapacitou např. 10 Ah dokáže dodávat proud o velikosti např. 2A po dobu 5 hodin. Kapacita každého článku a tím i celé baterie článků stářím pozvolna klesá. Kapacita u baterií klesá dočasně také vlivem okolní teploty, proto při zimním provozu dochází k rychlejšímu vybíjení. Počet cyklů, které jsou udávány u baterií, garantuje její kapacitu po absolvování počtu cyklů na 70% původní hodnoty.

Jak zjistit výdrž baterie v elektrokole?

Informace o výdrži baterie si můžete jednoduše vypočítat z uvedených hodnot. Nejříve vynásobte napětí baterie (V) a specifikovanými Ampér-hodinami (Ah) baterie. Tím získáte hodnotu Watt-hodiny (Wh) tedyVxAh=Wh. Elektrokola u ekolo.cz mají vždy tuto hodnotu u baterií uvedenou. Nyní vydělte hodnotu Wh udávanou spotřebou elektřiny kola, která je udávána ve Wattech (W). Výsledkem je přibližná doba po kterou bude baterie fungovat (například 360 Wh baterie / 250 W motor = 1,44 hodiny).

Z této hodnoty, ale nelze odvodit dojezd elektrokola, který je ovlivněn mnoha dalšími faktory. Navíc elektromotor není při jízdě využíván vždy a ne vždy na plný výkon.

Kde seženu novou baterii?

Pro všechny typy elektrokol které Obchod ekolo.cz nabízí máme samozřejně i náhradní baterie. V případě, že máte zájem o specifický typ baterie, který nemáme skladem, obraťse se prosím na email servis@ekolo.cz.

Repasování baterie pro elektrokolo

Platí se nějaký recyklační poplatek za baterie?

Ano. Od 19. září 2009 je i v České republice plně implementována Směrnice 2006/66/EU o bateriích, formou zákona 297/2009 Sb.. Společnost ekolo.cz je zapojena v kolektivním systému zpětného odběru přenosných baterií a akumulátorů na území ČR - ECOBAT. To zároveň znamená, že z každé prodané baterie v elektrokole je odveden tzv. Recyklační poplatek ve výši 10- 16 Kč (dle kapacity baterie). Tento poplatek je již kalkulován v ceně elektrokola nebo v ceně náhradní baterie a nepředstavuje pro zákazníka žádný náklad navíc.

Co dělat s bateriemi po ukončení živostnosti?

Baterie a akumulátory neukládejte na skládky ani neodstraňujte spalováním! Baterie je třeba speciální cestou recyklovat (recyklace spočívá v oddělení jednotlivých chemických složek baterie, kdy opětovná využitelnost komponent LiPol baterií přesahuje 70%).
Jednoduše baterii doneste do naší provozovny - Servis ekolo.cz (K letišti 2 / 1151, Praha 6 - Ruzyně), případně kontaktujete sdružení ECOBAT s.r.o. (www.ecobat.cz, Soborská 1302, 160 00 Praha 6) pro zjištění nejbližšího sběrného místa. Použité baterie pochopitelně můžete zanechat i u svého lokálního prodejce elektrokola, který jí do ekolo.cz doručí.

Proč uvádíte záruční lhůtu na baterii 24 měsíců a její životnost 12 měsíců nebo 1000 cyklů?

Naše tipy pro prodloužení životnosti baterie elektrokola 

ekolo.cz doporučuje několik tipů pro správnou péči o lithiové baterie.

• elektrokola">Nabídka nových baterií a nabíječek pro elektrokola
• Nabízíme repasi nebo opravu za výhodných podmínek

Máte nějaké dotazy nebo zájem o repasy vaší baterie? Kontaktujte servis ekolo.cz na tel.: 226 210 226 nebo email servis@ekolo.cz.

Nebo využijte rezervační formulář: