Hogyan igazodjunk el az akkumulátorok jelöléseiben?

Az akkumulátoros kéziszerszámok egyre népszerűbbé válnak mobilitásuknak, a kábelek hiányának és a folyamatosan javuló akkumulátor-élettartamnak köszönhetően. De hogyan lehet eligazodni az egyre bővülő akkumulátor-kínálatban? Hogyan lehet gyorsan eligazodni az akkumulátorokon feltüntetett, látszólag semmitmondó jelölések között?

Minden egyes cellának vagy akkumulátornak az EN 61960-3 szabvány szerint világos és tartós jelölést kell tartalmaznia az alábbi információkkal:

• a tölthető cellák típusa
• az akkumulátor vagy cella jelölése
• polaritás
• gyártás dátuma/éve (lehet kódolt formában is)
• a gyártó vagy szállító azonosítása
• névleges kapacitás
• névleges feszültség

A szabvány megenged néhány kivételt:

Ha a cellákat akkumulátorcsomagban való használatra szánják, akkor nem szükséges az ilyen jelölés. Ez érvényes azokra a cellákra is, amelyeket a végfelhasználó nem cserél (pl. amikor azok elválaszthatatlanul össze vannak kapcsolva).

Ha az akkumulátor úgy van kialakítva, hogy gyakorlatilag nem lehet helytelenül csatlakoztatni, akkor a polaritást sem kell feltüntetni.

Az akkumulátor jelölése

A HERMAN BL18044A akkumulátor típustáblája (1. ábra), amely a HERMAN 18V-os akkumulátoros kéziszerszámaihoz készült. A típustábla többek között a következő adatokat tartalmazza:

• a gyártó azonosítása
• típuskód
• névleges kapacitás
• névleges feszültség
• a felhasznált cellák jelölése: 5INR19/65-2

1. ábra. Az akkumulátor jelölése

2. ábra. A titokzatos 5INR19/65-2 jelölés

Most közelebbről is megvizsgáljuk a „titokzatos” 5INR19/65-2 jelölést.

Az EN 61960-3 szabvány határozza meg a cellák / akkumulátorok jelölését az N₁A₁A₂A₃N₂/N₃/N₄-N₅ kód alapján (2. ábra).

Ez a jelölés részletes információt nyújt a cella kémiai összetételéről, alakjáról és méreteiről, amelyek kulcsfontosságúak a megfelelő kiválasztás és biztonságos használat szempontjából.

• N₁ - az akkumulátorban sorba kapcsolt cellák száma
• A₁ - az anód anyaga (I– szén, L– fém lítium, T– titán, X– egyéb)
• A₂ - a katód anyaga (C– kobalt, F– vas, N– nikkel, M– mangán, V– vanádium, X– egyéb)
• A₃ - a cella alakja (R– hengeres, P– szögletes / hasáb alakú)
• N₂ - maximális átmérő (ha R), vagy maximális vastagság (ha P), egész milliméterre felfelé kerekítve a legközelebbi egész számra
• N₃ - maximális szélesség (szögletes „P” celláknál ) milliméterben, felfelé kerekítve a legközelebbi egész számra – hengeres celláknál nem kerül feltüntetésre
• N₄ - a teljes maximális magasság milliméterben, felfelé kerekítve a legközelebbi egész számra
• N₅ - a párhuzamosan kapcsolt cellacsoportok száma (nem jelenik meg, ha értéke 1)

A 5INR19/65-2 jelölés értelmezése:

• N₁ - 5 - 5 darab sorba kapcsolt cella
• A₁ - I - az anód anyaga szén
• A₂ - N - a katód fő anyaga nikkel
• A₃ - R - a cellák hengeres formájúak (henger alakú)
• N₂ - 19 - a cella átmérője 19mm
• N₄ - 65 - a cella magassága 65mm
• N₅ - 2 - a párhuzamosan kapcsolt cellák száma

A N₁ és N₅ jelölésekkel részletesebben egy következő cikkben foglalkozunk, amely az akkumulátorcellák kapcsolásával foglalkozik.

Másodlagos cellák jelölései

Az INR18650 jelölés magyarázata (3. ábra):

• I - az anód anyaga szén
• N - a katód fő anyaga nikkel
• R - a cellák hengeres formájúak (henger alakú)
• 18 - a cella átmérője 18mm
• 65 - a cella magassága 65mm

Az utolsó 0 nem bír konkrét jelentéssel, és formális elemként értelmezhető a jelölésben.

3. ábra. A cella jelölése

4. ábra. A cellák méretei

A 4. ábra a leggyakrabban használt cellaméreteket ábrázolja. Kéziszerszámok akkumulátoraihoz 18mm x 65mm (18650) és 21mm x 70mm (21700) cellákat használnak.

Cellatípusok a katód anyaga szerint

Nem minden cella egyforma – a mérettől függetlenül a végső tulajdonságokat a katód anyaga határozza meg. Ez az A₁A₂A₃ jelölés második betűje. Arról, hogyan működnek a Li-ion cellák, részletesebben írtunk blogcikkünkben, itt.

INR – ideális választás akkumulátoros kéziszerszámokhoz

Az INR típusú cellák (5. ábra), vagyis lítium-nikkel-mangán cellák kobaltoxiddal (LiNiMnCoO₂), a modern akkumulátortechnológiák egyik leggyakrabban alkalmazott formáját jelentik. A katód nikkel, mangán és kobalt keverékét tartalmazza, amely különleges tulajdonságokat biztosít, ideálissá téve őket az akkumulátoros szerszámokban való használathoz.

Előnyök

Kiegyensúlyozott teljesítmény: Az INR cellák ideális kombinációját nyújtják a kapacitásnak, teljesítménynek és biztonságnak. Képesek stabil áramot szolgáltatni elektromos kéziszerszámokhoz, miközben elegendő energiát biztosítanak hosszabb munkaintervallumokra is. Akkumulátoros szerszámokhoz, amelyek gyakran nagy terhelés alatt működnek, ideálisak, mivel képesek kezelni az áramcsúcsokat túlmelegedés vagy teljesítménycsökkenés nélkül.

Biztonság és stabilitás: Más összetételű cellákhoz képest biztonságosabbak, kevésbé hajlamosak a túlmelegedésre, ami különösen fontos az intenzív használat során – például akkumulátoros sarokcsiszoló vagy akkumulátoros fűrész esetén. Hosszú távú, változó terhelésű használat esetén az INR cellák hatékonyan minimalizálják a túlmelegedés kockázatát, ezáltal hozzájárulva az akkumulátor hosszabb élettartamához.

5. ábra. INR típusú cella

A nagy terhelés elviselésének képessége: néhány más típusú cellával (pl. ICR) ellentétben az INR cellák képesek nagy áramokat szolgáltatni, amelyek szükségesek a nagy teljesítményű üzemmódban végzett munkához.

Hosszú élettartam: A katód stabil kémiai összetétele garantálja, hogy az INR cellák számos töltési ciklus után is megőrzik kapacitásukat és teljesítményüket, ezáltal csökkentve az akkumulátorcsere szükségességét.

Hátrányok

Közepes energiasűrűség: Az energiasűrűség alacsonyabb, mint az ICR cellák esetében. Ez azt jelenti, hogy a kapacitás korlátozott lehet extrém nagy igénybevételű alkalmazások során.

Közepes kapacitás: A nagy kapacitású cellákkal összehasonlítva az INR cellák nem biztosítanak olyan hosszú üzemidőt egyetlen töltéssel, amit viszont megbízhatóságukkal és biztonságosságukkal kompenzálnak.

Alkalmazási terület

Az INR cellákat kifejezetten olyan eszközökben való használatra tervezték, ahol a kapacitás, teljesítmény és biztonság kombinációja szükséges. Tipikus alkalmazási területek:

• Fúrók és csavarozók: a cellák elegendő nyomatékot és hosszú élettartamot biztosítanak a terhelés alatti munkavégzéshez.
• Sarokcsiszolók: képesek nagy áramfelvételt kezelni állandó teljesítmény mellett
• Kör- és szablyafűrészek: biztonságos és stabil energiakimenetet biztosítanak még nagy igénybevétel esetén is
• Univerzális akkumulátorok: használják őket elektromos hajtásegységekben is, például elektromos kerékpárok, robogók stb. akkumulátoraiban

Az általunk forgalmazott szerszámok akkumulátoraiban olyan neves, hosszú távú hagyományokkal rendelkező gyártók celláit használjuk, mint az LG és a SAMSUNG. A legújabb HERMAN szerszámokhoz tervezett akkumulátorok a LITHPLUS gyártótól származó cellákkal vannak felszerelve. A LITHPLUS cellák kapacitása 250 töltési ciklus után is 94%-on marad, és a maximális kisütési áram jelentősen magasabb a konkurens cellákhoz képest.

IMR

Az IMR cellák (6. ábra), más néven újratölthető mangán-oxid cellák, lítium-mangán-oxidot (LiMn₂O₄) használnak katódként. Ez az összetétel egyedi biztonsági és felhasználási tulajdonságokat biztosít számukra.

6. ábra. IMR típusú cella

Előnyök

Fokozott biztonság: biztonságosabb kémiai összetételük van, amely minimalizálja a túlmelegedés kockázatát és növeli a stabilitást a töltés és a kisütés során.

Alacsonyabb belső ellenállás: az IMR cellák alacsonyabb belső ellenállása támogatja a nagy kisütési sebességeket, így ideálisak nagy energiafogyasztású eszközökhöz, mint például a nagy teljesítményű lámpák áramellátására.

Hátrányok

Alacsonyabb energiasűrűség: más típusokhoz képest az IMR cellák általában valamivel alacsonyabb energiasűrűséggel rendelkeznek, ami csökkentheti élettartamukat hosszú ideig tartó, alacsony fogyasztású alkalmazások esetén.

Alkalmazási terület

Hordozható világítótestek: ideálisak nagy teljesítményű lámpákhoz.

ICR

Az ICR cellák (7. ábra), más néven Lithium Cobalt Oxide Rechargeable Battery újratölthető akkumulátorok, lítium-kobalt-oxidot (LiCoO₂) használnak katódként, amely jelentősen befolyásolja teljesítményüket és biztonsági jellemzőiket.

Előnyök

Magas energiasűrűség: nagy mennyiségű energiát képesek tárolni, ezáltal alkalmasak olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy kapacitást igényelnek.

Hátrányok

Biztonsági problémák: az ICR cellák nagy áramfelvételű használat során instabillá válhatnak, ami növeli a túlmelegedés kockázatát.

Alacsonyabb kisütési sebességek: más típusokhoz képest korlátozott kisütési sebességgel rendelkeznek, ami csökkenti hatékonyságukat nagy áramfelvételű alkalmazások esetén.

7. ábra. ICR típusú cella

Alkalmazási terület

Fogyasztói elektronika: ideális olyan eszközökhöz, mint a laptopok és digitális fényképezőgépek, ahol stabil és hosszan tartó tápellátás szükséges.

Alacsony energiafogyasztású eszközök: alkalmas olyan berendezésekhez, amelyek állandó, de nem túl nagy teljesítményt igényelnek, például egyes orvosi készülékek.

IFR

Az IFR cellák (8. ábra), más néven Lithium Iron Phosphate Rechargeable, katódként vas-foszfátot (LiFePO₄) használnak, ami egyedülálló biztonsági profilt és hosszabb élettartamot biztosít számukra.

8. ábra. IFR típusú cella

Előnyök

Fokozott biztonság: az IFR cellák rendkívül stabil kémiai összetétellel rendelkeznek, ezáltal biztonságosak és a túlmelegedés kockázata alacsony.

Hosszú élettartam: hosszú élettartamukról ismertek, ideálisak olyan alkalmazásokhoz, ahol a tartósság kulcsfontosságú.

Hátrányok

Alacsonyabb energiasűrűség: kisebb energiasűrűséggel rendelkeznek, ami korlátozza a tárolható energia mennyiségét.

Közepes kisütési sebesség: bár stabilak, kisütési sebességük általában alacsonyabb, ami csökkenti az alkalmasságukat nagy teljesítményigényű alkalmazásokhoz.

Alkalmazási terület

Napelemes energiatárolás: biztonságuk és tartósságuk révén az IFR cellák kiválóan alkalmasak napelemes energiatároló rendszerekhez.

Elektromos járművek: az IFR cellák ideálisak elektromos járművekhez, mivel biztonságot és hosszú élettartamot kínálnak.

Az IMR, ICR, INR és IFR típusú cellák közötti különbségek megértése döntő fontosságú a legmegfelelőbb típus kiválasztásához egy adott alkalmazáshoz. Ezen cellatípusok mindegyike egyedi kémiai összetétellel és teljesítményjellemzőkkel rendelkezik, amelyek különféle felhasználásokhoz teszik őket alkalmassá. Az egyes cellatípusok tulajdonságait összefoglalóan az 1. gráf szemlélteti.

1. gráf. A cellák tulajdonságai a katód anyaga szerint

Zárszó

Az akkumulátorcella jelölése fontos információkat rejt magában a felépítésükről és méreteikről. A cellák felépítése / kémiai összetétele jelentős mértékben befolyásolja az akkumulátor kulcsfontosságú tulajdonságait, mint például a kapacitást, a teljesítményt, a biztonságot, az élettartamot és a terhelhetőséget. Az INR típusú cellák jelentik a legjobb kompromisszumot az akkumulátoros kéziszerszámok esetében, mivel kiegyensúlyozott paramétereket kínálnak, amelyek a legtöbb alkalmazási terület számára megfelelőek.

Fontos tényező még, amely ezen tulajdonságokat tovább erősíti, a minőségi elektronika. A modern BMS elektronika (Battery Management System – akkumulátorkezelő rendszer) meghosszabbítja a cellák élettartamát, stabil teljesítményt biztosít, és minimalizálja a veszélyes helyzetek létrejöttének kockázatát. Ezzel szemben a védőelektronika nélküli akkumulátorok viselkedése kiszámíthatatlan lehet, gyorsan degradálódnak, és potenciális biztonsági kockázatot jelentenek.

Ezért akkumulátor választásakor javasolt nemcsak a kapacitást ellenőrizni, hanem a cellák felépítését és a minőségi vezérlőelektronika jelenlétét is. Egy következő cikkünkben közelebbről is megvizsgáljuk a BMS elektronika működését és annak jelentőségét.

Kulcsszavak: akkumulátor, akkumulátorcella, jelölés, kapacitás, feszültség, polaritás, anód, katód

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi
https://www.batemo.com/products/batemo-cell-explorer
https://electro.tomathouse.com/sk/chto-takoe-anod-i-katod.html
https://www.lithium-battery-factory.com/sk/lithium-battery-types/
https://holobattery.com/sk/lithium-battery-types/

Mgr. Peter Halaj

A HERMAN cegnél dolgozom közel 25 éve. Ez az első munkahelyem es ennél jobbat nem ismerek. Munkaruhában kezdtem, mint a szerszámok garanciális és garancia utánni javításait végző technikus, néhány évig a szerviz részleget vezettem, majd belekóstoltam a logisztikába, az informatikába, programozásba és részt veszek a minőségirányításban is. A megszerzett tapasztalatokat most a belső folyamatok és az ügyfélszolgálat folyamatos javítására és finomítására fordítom. Szeretem "kiszellőztetni a fejemet" a műhelyemben végzett kétkezi munka közben, vagy ha a kerékpárom nyergében ülök, és számtalan kilométert teszek meg Gömörben és környékén.