TIP#3096: Co vědět o baterií vs. akumulátorech. A jak je to USB-C nabíjitelnými bateriemi

Jsou baterky a pak taky nabíjecí baterky. Tedy akumulátory. To asi víte, že ano? Občas ale lidé neví, že ty první jsou 1.5 V a ty druhé 1.2 V. Což pro některá zařízení může znamenat problém. Ale těch komplikací je víc. 

Základní rozdíl: Napětí a články versus akumulátory

Nejviditelnější rozdíl mezi tradičními primárními články (běžnými baterkami) a nabíjecími bateriemi (akumulátory) spočívá v jejich nominálním napětí. Primární alkalické články typu AA či AAA poskytují 1,5 V, zatímco tradiční nabíjecí baterie (NiMH – nikl-metalhydrid) mají nominální napětí 1,2 V. To je podstatný rozdíl, který mnoho lidí neví a právě proto vzniká řada problémů s kompatibilitou v reálném provozu

Rozdíl v napětí se odvíjí od chemického složení jednotlivých typů. Primární alkalické články (Zn-MnO₂) chemicky generují napětí 1,5 V, zatímco NiMH akumulátory (Ni-MH) chemicky produkují napětí 1,2 V. Je to fyzikální vlastnost těch konkrétních chemických systémů.

Toho si elektronika musí být vědoma již při návrhu. Některá zařízení jsou na toto nižší napětí přizpůsobena a fungují normálně. Jiná zařízení však nejsou kompatibilní.

TIP: Mám s nabíjením baterie čekat až bude vybitá? Co s nabíjením přes noc? Vše o nabíjení

Proč tedy (někde) nefungují nabíjecí baterie?

Citlivost elektroniky na minimální napětí: Mnoho zařízení vyžaduje určité minimální napětí k aktivaci elektroniky. Jestliže zařízení čeká na 1,4 V (což je typické pro alkalickou baterii v prvních hodinách používání), nabíjecí baterie se 1,2 V napětím si nemusí takové zařízení „uvědomit“. Typickým příkladem jsou starší digitální fotoaparáty, kterým se nedostává dostatek energie k naplnění jejich blesku.

Indikátor stavu nabití: Řada zařízení (například nástěnné hodiny, některé termostaty nebo měřicí přístroje) má vestavěný indikátor stavu baterie, který je kalibrován na alkalické články 1,5 V. S 1,2 V nabíjecí baterie bude indikátor ukazovat nesmyslné údaje nebo zařízení bude předčasně hlásit slabou baterii, i když je ještě plně nabita.

Problém s paměťovým efektem: Ačkoliv moderní NiMH baterie mají minimální paměťový efekt, starší akumulátory jej mívaly. Pokud by se baterie částečně vybitá znovu nabila, zařízení by si „pamatovalo“ jen tu používanou část kapacity.

Nestabilita napětí během vybíjení: Primární alkalické články mají poměrně stabilní napětí během jejich životnosti, klesají pomalu. Naproti tomu NiMH akumulátory si drží napětí dlouho na úrovni 1,2 V a pak náhle na konci provozu rapidně padají. To může pro elektroniku, která je závislá na pozvolném poklesu napětí, představovat problém

TIP: Proč baterii (nejenom u iPhone) nabíjet na 80 %? A ideálně držet v rozmezí 40 až 80 %?

USB-C nabíjecí baterie s napětím 1,5 V

Na trhu se nyní objevují nabíjecí baterie s vestavěnou USB-C pro nabíjení a elektronickým regulátorem, které si udržují stálé výstupní napětí 1,5 V po celou dobu vybíjení. Toto řešení řeší mnohé z výše uvedených problémů kompatibility.

TIP: Nabíjecí baterka (AA i AAA když dohledáte) co se nabíjí přes USB-C, tedy nevyžaduje abyste měli nabíječku. Součástí je i kabel se čtyřmi USB-C a jedním USB-A. Má 1.5 V, takže klasicky pozor, bude tam elektronika co to navýší. 

Výhody podobných USB-C baterií:

• Stabilní 1,5 V po dobu celého vybíjení
• Až 1000-1200 nabíjecích cyklů​
• Žádná speciální nabíječka – stačí USB-C kabel a jakýkoliv USB zdroj
• Absence paměťového efektu​
• Interní ochrana proti zkratu

U těchto baterií je ale jedním z omezení to, že nejdou nabíjet v běžných nabíječkách určených pro tradiční akumulátory. Elektronika v baterii totiž vyžaduje nabíjení přesně v souladu s Li-ion technologií, nikoliv s klasickým NiMH nabíjením.

Vestavěný USB-C port znamená také, že si nelze tyto baterie snadno nabíjet v nabíječkách určených pro více baterií najednou, každá baterie se nabíjí individuálně přes svůj port. 

Pro zařízení s vysokým a stabilním odběrem (digitální fotoaparáty s bleskem, bezdrátové myši, herní ovladače) jsou USB-C nabíjecí baterie s 1,5 V dobrou volbou, protože si zachovávají kompatibilitu a nabízejí lepší stabilitu napětí než tradiční NiMH.

Tradiční NiMH akumulátory (1,2 V) se lépe hodí pro zařízení s nižším a pomalejším odběrem (nástěnné hodiny, dálkové ovladače, hračky), kde je malé diferenční napětí méně kritické a kde je delší životnost zařízení více důležitá.

Pro speciální zařízení (fotometry, měřidla, laboratorní přístroje), která mají integrovanou elektroniku speciálně vytvořenou pro NiMH baterie, jsou tradiční 1,2 V akumulátory jedinou správnou volbou.

Co se skrývá uvnitř USB-C nabíjecích baterií

V USB-C nabíjecích bateriích se nachází malý lithium-polymerový (LiPol) akumulátor o kapacitě typicky kolem 700-800 mAh s nominálním napětím 3,7 V. To je klíč k pochopení, proč to funguje.

Baterie ale navíc obsahuje miniaturní elektronický měnič napětí, který převádí napětí 3,7 V z Li-Pol článku na stabilních 1,5 V. Měnič je zpravidla umístěn v místě, kde by se normálně nacházel klasický kladný pól baterie.

Měnič uvnitř není 100% účinný, konzumuje drobek energie i když baterie nic neodebírá. Proto mají USB-C baterie vyšší samovybíjení než klasické NiMH, ale je to stále podstatně méně než u starších chemií.

Nákupní rádci všeho druhu

Baterie Hardware Nabíjení Nákupní rádce