Lithiová baterie: cykly, stárnutí a šetrné nabíjení

Lithiová baterie stárne nejrychleji ve třech situacích: když je dlouho nabitá do plna, když je v teple a když zůstane ležet úplně vybitá. Počet nabíjecích cyklů hraje roli také, ale uživatel ho ovlivní méně než tyto tři okolnosti. Šetrné nabíjení proto v praxi znamená držet článek ve středním pásmu nabití a v chladu, ne složité rituály.

Co se děje uvnitř článku při nabíjení a vybíjení

Li-ion článek má dvě elektrody oddělené separátorem a nasáklé elektrolytem. Záporná elektroda bývá z grafitu, kladná z oxidu lithia s dalším kovem – v telefonech a noteboocích nejčastěji s kobaltem nebo se směsí niklu, manganu a kobaltu, u úložišť energie a části elektromobilů z fosforečnanu železa (LFP). Při nabíjení se ionty lithia přesouvají z kladné elektrody do vrstev grafitu, při vybíjení putují zpět a elektrony mezitím tečou vnějším obvodem, tedy přes spotřebič.

Nabíjení probíhá ve dvou fázích. Nejdřív nabíječka dodává stálý proud a napětí článku roste; zhruba od čtyř pětin kapacity už drží stálé napětí a proud postupně klesá. To je důvod, proč se posledních dvacet procent dobíjí znatelně déle než prvních dvacet.

Nabíjecí cyklus není jedno zapojení do zásuvky

Cyklus se počítá jako souhrnné vybití odpovídající celé kapacitě. Dvakrát z plna na polovinu je jeden cyklus, ne dva. Časté krátké dobíjení tedy počítadlo nezrychluje a lithiovým článkům nevadí, na rozdíl od starších niklových akumulátorů netrpí paměťovým efektem.

Výrobci uvádějí životnost jako počet cyklů, po kterém článku zbude určitý podíl původní kapacity. Apple například u iPhonů udává zachování 80 % kapacity po 500 cyklech, u iPhonu 15 a novějších po 1000 cyklech za ideálních podmínek. Za sebe bych tato čísla četl jako srovnání mezi modely, ne jako slib, protože skutečný výsledek určuje hlavně teplota a způsob nabíjení.

Vysoké napětí, teplo a hluboké vybití: tři příčiny stárnutí

Na grafitové elektrodě vzniká už při prvním nabití tenká ochranná vrstva označovaná SEI. Je nutná, ale během života článku dál pomalu roste a váže na sebe lithium, které pak chybí pro ukládání energie. Kapacita klesá a vnitřní odpor stoupá, takže stará baterie má menší výdrž a při zátěži jí navíc rychleji padá napětí.

Tyto vedlejší reakce zrychluje vysoké napětí článku, tedy stav blízko plného nabití, a zrychluje je teplo. Obojí dohromady je nejhorší kombinace: telefon nabitý na sto procent v rozpáleném autě nebo notebook trvale na nabíječce, který hřeje. Podle mě se proto přeceňuje strach z počtu cyklů a podceňuje obyčejná teplota při nabíjení.

Opačným extrémem je hluboké vybití. Elektronika zařízení se vypne s rezervou, jenže článek se dál samovolně vybíjí, a pokud leží měsíce na nule, může napětí klesnout pod hranici, od které ho ochranný obvod už odmítne nabít. Samostatnou kapitolou je mráz: nabíjení pod bodem mrazu vede k vylučování kovového lithia na elektrodě, a přístroje ho proto samy omezují nebo odkládají.

Omezení na 80 % a adaptivní nabíjení v telefonech a noteboocích

Výrobci na tyto poznatky reagují dvěma funkcemi. První je pevný strop: iPhone 15 a novější umožňují nastavit limit nabíjení od 80 %, telefony Pixel a Samsung Galaxy nabízejí obdobné omezení v nastavení baterie a notebooky ho mívají v obslužné aplikaci výrobce, například Lenovo Vantage, MyASUS nebo Dell Power Manager. Druhou funkcí je adaptivní nabíjení, v iOS a macOS pojmenované Optimalizované nabíjení. Zařízení se naučí denní režim, přes noc zůstane kolem 80 % a zbytek dobije těsně před obvyklým odpojením.

Doporučil bych rozhodovat se podle toho, jak přístroj používáte. Notebooku, který je převážně připojený k napájení, pevný strop pomůže nejvíc, protože jinak tráví celé dny na plném napětí. U telefonu, který večer končí pod dvacet procent, bych kapacitu neomezoval a nechal zapnutý jen adaptivní režim; hlubší vybíjení by tu přínos stropu zčásti smazalo. Baterie je vedle tepla a prachu jen jedním z vlivů, které shrnuje přehled údržby elektroniky a toho, co ji opotřebovává.

Skladování napůl nabité a kdy přenechat baterii servisu

Zařízení, které půjde na delší dobu do šuplíku, patří nabité zhruba na polovinu, vypnuté a v suchu při pokojové nebo nižší teplotě. Jednou za několik měsíců je vhodné stav zkontrolovat a dobít zpět na polovinu. Stejně bych připravil i telefon určený k prodeji, pokud bude nějakou dobu čekat na kupce – hned po kroku, kterým je tovární nastavení telefonu před prodejem.

Baterii, která se nafoukla, zvedá displej nebo zadní kryt, případně prošla pádem a deformací, nelze doma opravit ani bezpečně posoudit. Takové zařízení přestaňte používat i nabíjet a předejte ho servisu, který zajistí výměnu i odevzdání starého článku.

Kondici vlastní baterie zjistíte hned: iPhone ji ukazuje v nastavení baterie jako maximální kapacitu spolu s počtem cyklů u novějších modelů, Android v nabídce baterie nebo v diagnostice výrobce, Windows vygeneruje přehled příkazem powercfg /batteryreport. Na téže obrazovce pak obvykle najdete i přepínač limitu nabíjení.

Zdroje

• Baterie a výkon iPhonu; O optimalizovaném nabíjení baterie, Apple – stránky podpory
• BU-808: How to Prolong Lithium-based Batteries, Battery University (Cadex Electronics)
• Nápověda k telefonům Pixel: adaptivní nabíjení a limit nabíjení, Google
• Péče o baterii v systému Windows a zpráva powercfg, Microsoft – podpora