Lithiové akumulátory nejsou zatím mezi robotiky příliš rozšířené. Je to škoda, protože poskytují proti jiným článkům řadu výhod: při srovnatelné kapacitě mají výrazně menší hmotnost, jsou schopny dodávat velké proudy, při odstavení i na delší dobu velmi dobře drží náboj a mají dlouhou životnost. Na druhou stranu jsou citlivé na správné zacházení i mechanické poškození.
Co hlavně škodí
Je to jednoduché, přebíjení. Na rozdíl od NiCd, NiMH i Pb akumulátorů, které se malým proudem smí dobíjet dlouhodobě nebo dokonce trvale, lithiové akumulátory mají svoji mez nabití, jež se nesmí překročit. Další nabíjení vede k tomu, že v článcích se vyvíjejí plyny a ty časem prorazí tlakovou pojistku (Li-ion), případně nafouknou měkký obal (Li-pol). Takový článek se sice ještě dá s omezením použít, ale podstatně vzroste jeho vnitřní odpor (neudrží napětí při zátěži) a jeho vlastnosti se už jen dál zhoršují. Míra nabití se projevuje napětím na vývodech článku, za normální teploty pro Li-pol platí mez 4,20 V, pro Li-ion 4,10 V a pro LiFe 3,60 V. To, že napětí jsou udána na setiny voltu, není „pro parádu“, v praxi 0,05V je už výrazný a významý rozdíl. Pozor i na přesnost prodávaných levných multimetrů, ta někdy stačí, někdy ne.
Druhým faktorem poškozujícím lithiové akumulátory je přílišné vybití, které se opět dá sledovat podle svorkového napětí, meze však nejde postihnout tak přesně a jejich krátkodobé mírné překročení nemá tak zhoubné účinky, jako přebíjení. Napětí Li-pol a Li-ion NESMÍ klesnout pod 3 V, napětí LiFe pod 2 V. Pokud články nevybíjíme až na mez a také je nenabíjíme na plné napětí), výrazně se prodlužuje jejich životnost (na několikanásobek).
Provozní teplota nesmí překročit 60 stupňů C, je potřeba hlídat jak teplotu prostředí (v létě za oknem v autě může být i podstatně větší teplota) tak zahřívání akumulátorů vlivem vysokého odběru proudu nebo při nabíjení. Ztráta náboje při delším uložení je poměrně malá, akumulátory mohou být trvale v pohotovosti (ale nesmí se ukládat v plně nabitém stavu, to jim škodí, optimální uložení je při nabití asi tak na 50-70%).
LiFe a Li-ion se obvykle vyrábí v tuhých, často válcových kovových pouzdrech s tlakovou a teplotní pojistkou, která se při přebití poruší a znemožní roztržení článku tím, že tlak „odfoukne“. Obal současně chrání před vnějším mechanickým poškozením. Li-pol mívají jen měkký plastový sáček a musí se chránit před proražením, které následně často vede ke zkratu, prudkému zahřátí a případně i vzplanutí.
Způsob nabíjení
Nabíjení lithiových akumulátorů probíhá metodou CC/CV (constant current / constant voltage), což neznamená nic jiného, než že se nabíjí konstantním proudem až do dosažení mezního napětí (pro Li-pol 4,20 V), pak se na článcích udržuje přesně mezní napětí a nabíjecí proud samovolně klesá. Jinak řečeno se akumulátor připojí ke zdroji (mezního) napětí s omezením proudu. Velikost napětí musí zdroj udržet za pokojové teploty poměrně velmi přesně (nebo přesně kompenzovat změny podle potřeby článků). Ukončení nabíjení v nějakém konkrétním okamžiku není nutné, obvykle se za konec považuje stav, kdy proud klesl na 1/5 nebo 1/10 původní hodnoty. Nabíjecí proud ale vůbec nemusí být konstantní, jeho změny v průběhu nabíjení nevadí, neměl by ale překračovat doporučenou velikost.
Prakticky všechny lithiové akumulátory zvládají nabíjení proudem, který se číselně rovná jejich kapacitě (označuje se proud 1C) a při němž trvá nabíjení přibližně hodinu. Kvalitní články určené pro výkonné aplikace mají povolený nabíjecí proud až 6C, takže většinu kapacity lze doplnit během 10 minut, pokud to nabíječ zvládne. Vyšší nabíjecí proudy vedou samozřejmě ke snížení životnosti, ovšem stále lze hovořit o stovkách až tisících úplných cyklů (vybíjení až na minimální napětí a pak nabít na maximální napětí) nebo tisících až desetitisících částečných cyklů. Na kvalitním nabíječi, který sleduje všechny články sady jednotlivě, se dá za cenu omezení životnosti zvýšit nabíjecí proud proti doporučeným hodnotám až dvojnásobně, takže obyčejné články se dají nabíjet půl hodiny a u výkonných je zhruba 80% energie doplněno do 5 minut. To jsou ale opravdu současné mezní hodnoty.
Můžeme se setkat i s tím, že nabíječ zdánlivě mírně překračuje mez napětí (třeba na 4,25 V) a naopak že ochranné obvody regulátorů dovolí vybití na nižší napětí, než je mez (až 2,5 V při proudu 10C). Souvisí to s úbytkem napětí na kabelech a vnitřním odporu akumulátoru, v obou případech se meze překračují jen při procházejícím proudu, jakmile klesne, je nabíjený akumulátor v mezích. Při výrazně nízkých teplotách pod bodem mrazu se meze napětí posunují, to však již překračuje rámec našeho přehledu.
Pokud odstavujeme lithiové články na delší dobu (týdny a měsíce), neměly by být nikdy plně nabité a pokud možno ani vybité, optimální je nabití asi na 60% kapacity. Neumí-li nabíječ určit stav nabití, snažíme se o napětí mírně vyšší, než se udává jako jmenovité (3,7 V Li-pol, 3,6 V Li-ion a 3,3 V LiFe). Životnosti prospěje uložení v chladu, teplota ale nemá klesat pod 5°C a nikdy pod bod mrazu. Akumulátor, který by měl sloužit jako trvale připravený k odběru, je lepší nenabíjet naplno, ale udržovat na něm napětí o 0,1 až 0,2 V nižší, než je mez. Nebude mít sice plnou kapacitu (rozdíl je do 10%), ale vydrží déle. K nabíjení na mezní napětí se pokud možno uchylujeme jen krátce před použitím akumulátoru.
Co se stane při velkém přebití článků Li-pol? Nejdříve se nafouknou a zahřejí, pak se sáček roztrhne a pravděpodobně vzplane. Teplem se naruší obal dalších článků v sadě a ty vzplanou také. Oheň je vydatný, nedá se hasit vodou a snadno propálí třeba i silnou deskou stolu! Prodávají se ochranné nehořlavé sáčky, které možnost požáru omezují (chvíli vydrží, ale plameny z nich stejně šlehají), hustý a toxický dým ale nezastaví.
Li-pol nemusí být jen výkonné a s kapacitou řádu Ah, ty na snímku od firmy Kokam mají rozměry 4,5 x 8 x 25 mm, kapacitu 20 mAh, hmotnost přibližně 0,7 g a jsou schopny dodávat proud 0,1 A.
