Jak správně změřit kapacitu Li-ion článku (a proč hobby nabíječka ukáže míň)
Proč modelářská balanční nabíječka u kapacity systematicky lže
Občas nám napíše zákazník, který si doma přeměřil naše články na modelářské balanční nabíječce (typicky iMAX B6 nebo podobný typ) a vyšla mu kapacita citelně pod deklarovanou hodnotou — u některých kusů i o pětinu níž. Chápeme, že to zneklidní. Ve většině případů ale problém není v článku, ale v tom, že hobby nabíječky mají pro tento typ měření pevně dané hranice, které se s datasheetem daného článku prostě nepotkávají. V tomto článku si ukážeme proč, a jak kapacitu změřit tak, aby výsledek odpovídal realitě.
Typický případ z praxe
Zákazník si koupil sadu Li-ion článků 18650 s deklarovanou kapacitou 2500 mAh (min. 2400 mAh). Každý kus poctivě nabil a vybil samostatně na dvou balančních nabíječkách (na jedné nabíjel, na druhé vybíjel, aby vyloučil kalibrační odchylku jednoho přístroje), proudem citelně pod 1C, s automatickým ukončením při poklesu proudu. Výsledek: průměr kolem 2000–2100 mAh, u některých kusů i výrazný rozptyl mezi jednotlivými články. Vnitřní odpor přitom vyšel u všech kusů nízký a vyrovnaný — což je z pohledu zdraví článku dobrá zpráva, jen s kapacitou nesedí.
Odpověď na to, proč se to stává, leží v tom, jak taková nabíječka pracuje — ne v článku samotném.
Tři skryté limity hobby nabíječek
1. Napěťový profil neodpovídá datasheetu článku
Balanční nabíječky nabízí profily pojmenované podle chemie („LiPo“, „LiIon“, „LiFe“), ale ve skutečnosti jde hlavně o různá napěťová okna, ne o skutečné rozlišení chemie uvnitř článku. Typický „LiIon“ profil nabíjí jen na 4,10 V na článek — ale naprostá většina moderních válcových Li-ion článků (INR/NMC chemie, 18650 i 21700) je datasheetem specifikována na nabíjení do 4,20 V. Nabít článek jen na 4,10 V znamená nechat v něm zhruba 8–10 % kapacity, která se do měření vůbec nedostane.
2. Nejde vybít až na skutečné koncové napětí
Kapacita v datasheetu se udává při vybíjení až na definované koncové napětí — u běžných 18650/21700 článků typicky 2,50 V. Balanční nabíječky ale u lithiových profilů obvykle nedovolí nastavit konec vybíjení níž než kolem 2,9–3,2 V na článek. Posledních zhruba 5 % kapacity se tak nezapočítá nikdy, bez ohledu na to, jak pečlivě se měří.
3. Přechodový odpor na svorkách zkresluje obě fáze
Nabíječka měří napětí na svých vlastních svorkách, ne přímo na článku. Držáky s tenkými přívodními drátky nebo obyčejné krokosvorky mají odpor v řádu desítek mΩ. Při nabíjecím proudu 2 A stačí 50 mΩ a nabíječka „vidí“ o 100 mV víc, než článek reálně má — do konstantně-napěťové fáze nabíjení tak přejde dřív, než by měla, a článek se nedobije naplno. Při vybíjení funguje stejný efekt opačně: nabíječka narazí na koncové napětí dřív, než je článek doopravdy vybitý.
| Datasheet článku | Typická hobby nabíječka | |
|---|---|---|
| Max. nabíjecí napětí | 4,20 V/článek | 4,10 V v „Li-Ion“ profilu (4,20 V jen v „LiPo“ profilu) |
| Koncové napětí vybíjení | 2,50 V/článek | zpravidla nejde pod 2,9–3,2 V |
| Měření napětí | přímo na článku (4vodičově) | na svorkách nabíječky, přes přívody |
| Přesnost proudu/kapacity | laboratorní třída | hobby třída, dostatečná pro orientaci, ne pro certifikaci |
Jak kapacitu změřit tak, aby výsledek sedl
- Nabíjejte na skutečné datasheetové napětí. U většiny moderních Li-ion válcových článků je to 4,20 V — na balanční nabíječce tomu odpovídá profil „LiPo“, ne „LiIon“ (i když jde o Li-ion článek — jsou to jen názvy napěťových oken).
- Vybíjejte konstantním proudem až na skutečné koncové napětí podle datasheetu (typicky 2,50 V u 18650/21700 Li-ion, ale vždy ověřte u konkrétního článku). K tomu je potřeba elektronická zátěž nebo battery analyzer, který tuto hodnotu umí nastavit — ne modelářská nabíječka.
- Připojujte přímo na kontakty článku, ideálně čtyřvodičově (odděleně vodiče pro proud a pro měření napětí), případně alespoň krokosvorkami přímo na plášť/kontakty, ne na tenké přívody z držáku.
- Měřte víc kusů ze stejné šarže, ne jeden — jednotlivý kus nic neřekne o tom, jestli je odchylka systematická (metoda měření) nebo skutečná (kus/šarže).
Co naopak hobby nabíječka změří spolehlivě
Vnitřní odpor. Na rozdíl od kapacity není tolik citlivý na napěťové okno nabíječky a i orientační hodnota z balanční nabíječky (nebo z levného měřiče vnitřního odporu) dobře ukáže stav článku. Vadný nebo použitý článek má odpor typicky výrazně vyšší a hlavně nerovnoměrný mezi kusy. Rovnoměrně nízký odpor napříč všemi kusy je naopak dobrá vizitka zdravého, nepoužitého článku — i když se kapacita na hobby nabíječce ukáže níž, než je deklarováno.
Shrnutí
- Nízká naměřená kapacita na modelářské nabíječce sama o sobě neznamená vadný článek.
- Dvě nejčastější příčiny: nabíjení na nesprávné napětí (profil „LiIon“ místo „LiPo“) a nemožnost vybít pod cca 3 V.
- Přechodový odpor na svorkách chybu ještě prohlubuje, hlavně při vyšším nabíjecím proudu.
- Pro srovnatelný výsledek s datasheetem je potřeba nabíjet na 4,20 V a vybíjet konstantním proudem až na 2,50 V pomocí elektronické zátěže.
- Vnitřní odpor zůstává spolehlivým ukazatelem i na běžném hobby vybavení.
U nás v nabídce najdete originální články se skutečnými datasheetovými parametry, například Samsung INR18650-25R. Pokud si doma měříte kapacitu a výsledek vám nesedí s naší nabídkou, napište nám na obchod@baterie-roznov.cz — rádi společně projdeme metodiku měření, případně to porovnáme na naší elektronické zátěži.