O avtorju: Matjaž Intihar / e-Fotografija.si

V zadnjih dvajsetih letih smo se fotografi skoraj povsem preselili na litij-ionske baterije. Ko sem pisal prve članke o njih, je bila tehnologija še relativno mlada, danes pa imamo na voljo precej več praktičnih izkušenj in boljših podatkov o tem, kaj jim res koristi in kaj jih tiho ubija. V tem članku združujem stare osnove in nove ugotovitve, predvsem z vidika uporabe v fotokamerah.

Zakaj so litij-ionske baterije danes standard

Litij-ionske baterije so prevladale zato, ker pri majhni teži in velikosti shranijo veliko energije, imajo visoko napetost posamezne celice, razmeroma majhno samopraznjenje in zdržijo veliko število ciklov. V praksi to pomeni, da v majhnem akumulatorju za fotokamero dobimo dovolj energije za nekaj sto fotografij ali več, baterija pa tudi po tednu ali dveh mirovanja ni prazna.

V primerjavi z nekdanjimi nikljevimi (NiCd, NiMH) akumulatorji je ključna razlika tudi v tem, da litij-ionske baterije nimajo spominskega efekta, zato jih ni treba redno prazniti do konca. Nasprotno – prav globoka praznjenja in dolgotrajno hranjenje povsem prazne baterije so eno od stvari, ki življenjsko dobo najbolj krajšajo. Raziskave in praktični testi lepo pokažejo, da plitvi cikli in izogibanje ekstremom (povsem prazno ali stalno na 100 odstotkov) občutno upočasnijo staranje. 

Kako je akumulator za fotokamero zgrajen

Za uporabnika je baterija za fotokamero preprosto plastična škatlica s kontakti, v ozadju pa je stvar precej bolj zapletena. V notranjosti so ena ali več litij-ionskih celic. Vsaka ima anodo, katodo, vmes je elektrolit in tanek separator, ki preprečuje stik elektrod. Pri praznjenju litijevi ioni potujejo z anode na katodo, pri polnjenju v obratno smer.

Drugi pomemben del je zaščitno vezje (PCB – protection circuit board). To je majhna elektronska ploščica v paketu baterije, ki meri napetost, tok in pogosto tudi temperaturo. Če bi napetost pri polnjenju presegla dovoljeno mejo, če bi tok postal prevelik ali bi baterijo preveč izpraznili, PCB baterijo enostavno odklopi. Prav ta elektronika je glavni razlog, da so današnje Li-Ion baterije bistveno varnejše kot prvi poskusi z litijevimi baterijami v osemdesetih letih.

Standardno polnjenje litij-ionskih baterij poteka po principu konstantnega toka in nato konstantne napetosti (CC–CV). Najprej polnilec polni s približno stalnim tokom (npr. 0,5–1 C, pri 2000 mAh je 1 C enak 2 A), dokler ne doseže končne napetosti. Nato tok postopoma pada, napetost pa ostane enaka, dokler baterija ne doseže polne napolnjenosti. V fotografski praksi polnilci skoraj vedno delajo z dovolj varno rezervo, zato hitrega polnjenja v ekstremih (več kot 1 C) praktično ne srečamo.

Koliko ciklov zdrži in kaj jo v resnici stara

Proizvajalci za litij-ionske baterije običajno navajajo nekaj sto, do tisoč ciklov. Pri tem je pomembno razumeti, da baterija ne šteje ciklov po načelu ena praznitev = en cikel. Dva praznjenja po 50 odstotkov ali recimo pet po 20 odstotkov se prištejejo v en “poln” cikel. To pomeni, da pri tipični uporabi fotokamere, kjer baterijo večkrat dopolnimo, v resnici baterijo obremenjujemo precej bolj nežno, kot si pogosto predstavljamo.

Največji sovražniki litij-ionskih baterij niso cikli sami po sebi, ampak visoka temperatura, visoka napolnjenost v kombinaciji s temperaturo in čas. Baterija se stara tudi, če miruje v predalu, še hitreje pa, če stoji popolnoma polna v vročem avtomobilu ali na soncu. Plitvi cikli v območju približno med 20 in 80 odstotki napolnjenosti ter zmerne temperature dokazano pomenijo počasnejše staranje. 

Mit o spominskem efektu in “prazni do konca”

Veliko nas je odraslo z nasvetom, da je treba baterije vedno prazniti do konca in jih nato dolgo polniti, da se ne “navadijo” na manjšo kapaciteto. To je veljalo za stare NiCd akumulatorje, kjer je spominski efekt res bil problem. Pri sodobnih litij-ionskih baterijah tega pojava ni, zato ni razloga, da bi jih namenoma praznili do izklopa naprave. Nasprotno, redno globoko praznjenje litij-ionsko baterijo dodatno obremenjuje. 

Če imaš občutek, da indikator napolnjenosti v fotokameri ne kaže več realno (na primer dolgo stoji na 50 odstotkih in potem hitro pade), lahko enkrat na nekaj mesecev narediš en bolj “poln” cikel – baterijo uporabiš do približno 10 odstotkov in jo nato v enem kosu napolniš do 100 odstotkov. S tem bolj pomagaš elektroniki, ki ocenjuje napolnjenost, kot sami kemiji baterije. Tega pa ni treba delati redno, še manj pa jo vsakič priganjati do popolnega izklopa.

Shranjevanje baterij – kako pripravim akumulator, ki bo mesec ali leto počival

Stara priporočila pravijo, da je najbolje baterijo napolniti, preden jo odložimo v predal. Danes vemo, da je za litij-ionsko baterijo bistveno prijaznejše, če jo za daljši počitek pustimo na približno 40–60 odstotkih napolnjenosti. Pri takem stanju napolnjenosti je napetost celice zmerna, kemijske napetosti v materialih so manjše, kar upočasni koledarsko staranje baterije.

Idealno je, če baterijo hraniš v suhem, hladnejšem prostoru. To ni nujno hladilnik, že kakšna manj ogrevana soba ali omara stran od radiatorja je veliko boljša kot vroč podstrešni prostor ali prtljažnik avtomobila. Če baterija miruje več mesecev, jo je smiselno vsakih nekaj mesecev preveriti in po potrebi malo dopolniti, da ne zdrsne v pregloboko praznino.

Povsem prazne baterije za daljše shranjevanje niso dobre. Elektronika v paketu in samopraznjenje ju lahko potisneta pod minimalno dovoljeno napetost in takrat baterija pogosto postane neuporabna ali jo polnilec iz varnostnih razlogov več ne želi polniti.

Mraz, vročina in fotografiranje v ekstremnih razmerah

Pri fotografiranju v mrazu se hitro vidi, kako občutljiva je litij-ionska kemija. Pri nizkih temperaturah kapaciteta navidezno pade – fotokamera pokaže, da je baterija skoraj prazna, čeprav je bila v sobi še skoraj polna. Ko baterijo ogreješ nazaj v žepu, “oživi” in iz nje dobiš še nekaj dodatnih posnetkov. To ni okvara, ampak naravna posledica počasnejše kemije pri nizkih temperaturah.

Veliko bolj problematično pa je polnjenje pri temperaturah pod ničlo. Pri polnjenju v mrazu se lahko začnejo na anodi odlagati kovinski kristali litija (plating), kar trajno poveča notranjo upornost in zmanjšuje kapaciteto. Študije in priporočila proizvajalcev poudarjajo, da je za litij-ionske baterije varno polnjenje predvsem pri temperaturah okoli sobne, polnjenje pod 0 °C pa je dobro čim bolj izogibati. 

Praktično: v mrazu baterije nosim čim bližje telesu, na terenu uporabljam eno v kameri, druga je v notranjem žepu. Ko prva pade na nizko napolnjenost, ju zamenjam, “prazno” pa spet ogrejem. Polnim jih šele, ko so v prostoru vsaj nekaj časa pri normalni temperaturi.

Vročina je drugi ekstrem. Najslabša kombinacija za baterijo je, da je popolnoma polna in za več ur ostane v vročem avtomobilu ali na direktnem soncu. Pri daljšem fotografiranju v vročini se izogibam temu, da bi baterije držal na armaturki ali na soncu, v prtljažniku poletnega avtomobila pa jih puščam samo, če je res nujno in čim manj časa.

Originalne in neoriginalne baterije, varnost in zanesljivost

Litij-ionske baterije so danes ob normalni uporabi varne. Eksplozije in požari so večinoma povezani z mehanskimi poškodbami, proizvodnimi napakami ali improviziranimi paketi brez ustrezne zaščite. Tu se vrnemo k zaščitnemu vezju v baterijskem paketu: kakovosten PCB nadzoruje napetost, tok in temperaturo ter v trenutku izklopi baterijo, ko gre kaj izven dovoljenih meja. Elektronika in testiranje predstavljata velik del cene baterije, zato so originalni akumulatorji praviloma dražji, a so varnost in ponovljivost delovanja precej bolj predvidljivi.

Poceni neoriginalne baterije se zelo razlikujejo. Nekatere so povsem solidne, pri drugih je vprašljiva kakovost celic, zaščitnega vezja in testiranja. Pri fotokameri, ki stane nekaj tisoč evrov, in potovanju, ki ga dolgo načrtujem, si težko privoščim, da mi zaradi slabe baterije odpove napajanje. Zato imam običajno kombinacijo: osnovni komplet originalnih baterij in po potrebi kakšno preverjeno, kakovostno nadomestno, ne pa najcenejše neznane variante.

Dodatna posebnost sodobnih sistemskih fotokamer je, da baterija vsebuje komunikacijski čip. Kamera v meniju lahko pokaže število ciklov, zdravstveno stanje baterije in podobno. Pri nekaterih sistemih so se pojavili tudi firmware popravki, ki so zavrnili neoriginalne baterije brez ustreznega čipa. To je še en razlog, da se pri baterijah za fotokamero držim preverjenih proizvajalcev.

Polnjenje v praksi – polnilci, USB-C in power banki

Veliko sodobnih fotokamer omogoča polnjenje baterije kar v kameri prek USB-C priključka. Za enostavna potovanja je to odlična možnost, saj lahko fotograf polni baterijo z istim napajalnikom kot telefon ali z zmogljivejšim power bankom. Pri tem je pomembno, da power bank in kabel zmoreta dovolj toka, kamera pa sama poskrbi za pravilno napetost in polnilni profil.

Zunanje polnilce uporabljam, kadar polnim več baterij hkrati ali kadar želim, da fotokamera medtem ostane prosta za delo. Pri neoriginalnih polnilcih je dobro biti pozoren, da imajo vsaj osnovne zaščite in da ne polnijo pretirano hitro. Če polnilec ob dotiku postane zelo vroč ali baterijo v nekaj mesecih vidno “izžge”, ga je pametno zamenjati.

Za vsak dan se ne obremenjujem s tem, ali polnim od 30 do 100 odstotkov ali od 60 do 100. Bistvo je, da baterije ne pustim redno padati globoko pod 10–20 odstotkov in da je ne držim tedne ali mesece povsem polne v vročem okolju. To je dober kompromis med življenjsko dobo in realno uporabo na terenu. 

Potovanja z letalom in litij-ionske baterije

Za fotografe, ki pogosto letimo, so pomembna tudi pravila letalskih družb. Skoraj vse temeljijo na istih mednarodnih smernicah. Osnovno pravilo je preprosto: rezervne litij-ionske baterije sodijo v ročno prtljago, ne v oddani kovček. Baterije morajo biti zaščitene pred kratkim stikom (kontakti naj bodo pokriti ali v originalnem etuiju), večje baterije pa so omejene po energiji (izraženi v Wh). Tipične baterije za fotokamere imajo okoli 10–20 Wh, torej spadajo med majhne baterije, ki so v osebni prtljagi dovoljene praktično na vseh linijah. Številne družbe navedejo tudi priporočeno ali dovoljeno število rezervnih baterij, najpogosteje okoli 15–20 kosov za osebno uporabo. V zadnjih letih so dodatno zaostrili predvsem pravila za power banke, ki so prav tako lahko vir težav v primeru pregrevanja. 

Pri pakiranju za let nisem dramatičen, sem pa dosleden: vse baterije za fotokamere gredo v ročno prtljago, vsaka je v svojem etuiju ali škatlici, da ne more priti do kratkega stika ali mehanske poškodbe.

Kdaj je čas za novo baterijo

Tudi ob najbolj skrbnem ravnanju litij-ionska baterija ni večna. Pri fotokameri se to pokaže tako, da začneš z eno baterijo narediti bistveno manj posnetkov kot nekoč, ali pa kamera baterijo nenadoma označi kot prazno, čeprav je še pred nekaj minutami kazala polovico. Pri baterijah z vgrajenim čipom lahko v meniju vidiš oceno “zdravja” – ko ta pride na najnižjo stopnjo, je čas, da začneš razmišljati o zamenjavi.

Drug jasen znak za takojšnjo zamenjavo je napihnjena baterija. Če je paket baterije opazno bolj debel ali se komaj še prilega v režo, je ne uporabljam več. Napihnjena baterija je lahko znak notranjih poškodb in povečanega tveganja za pregrevanje, zato jo je najbolje varno odložiti v zbiralnik za baterije.

Moja praktična rutina

V praksi se trudim biti razumen. Za vsak sistem imam vsaj dva do tri akumulatorje, pri zahtevnejših mirrorless fotokamerah raje tri ali štiri. Na večer potovanja baterije napolnim, zjutraj imam v kameri popolnoma polno, ostale pa pripravljene v torbi. Čez dan jih po potrebi menjam, zvečer pa polnim tiste, ki so padle pod približno polovico. Za daljše premore baterije pustim na približno polovici napolnjenosti in jih pospravim v hladnejši del stanovanja.

Ko seštejem vse izkušnje in nova spoznanja, ostane zelo preprosto pravilo: litij-ionskim baterijam za fotokamere je dobro, če se izogibam ekstremom. Ne praznim jih redno do mrtvega, ne puščam jih tedne povsem polnih na vročini, za daljše shranjevanje jih nastavim nekje na sredino, na potovanja z letalom jih vedno vzamem v ročno prtljago. Če to upoštevam, mi baterije leta zanesljivo poganjajo fotokamere, jaz pa se lahko namesto z akumulatorji ukvarjam s tem, kar me v resnici zanima – fotografiranjem.

O avtorju: Matjaž Intihar / e-Fotografija.si