Články baterií LiPo a Li-ion: referenční přehled pro sourcing z Číny

Baterie patří mezi kategorie komponent s nejvyšším rizikem podvodu se specifikacemi při sourcingu z Číny. Nadhodnocené kapacity, přebalené články a zkreslené klasifikace tříd jsou všechny běžné. Nabídka z továrny, která dorazí 30 % pod tržní cenou za články „Grade A”, je téměř jistým signálem nevyhovujícího materiálu. Následné dopady — neuznané protokoly UN 38.3, zabavení celníky, bezpečnostní incidenty v terénu — jsou neúměrně nákladné v porovnání s ušetřenými penězi.

Přehled

Lithium-iontové a lithium-polymerové články přeměňují chemickou energii na elektrickou interkalací lithných iontů mezi materiály katody (LiCoO2, NMC, LFP, NCA) a anody (grafit, křemík-grafit). Termíny „Li-ion” a „LiPo” označují formát pouzdra článku, nikoli chemii: Li-ion se obvykle vztahuje na válcové nebo prizmatické články v pevném pouzdře; LiPo (lithium-polymer) označuje články v hliníkovém laminátovém sáčku. Oba obvykle používají chemii NMC nebo LCO.

Chemie katody určuje strop hustoty energie, životnost cyklů a tepelnou stabilitu:

Chemie	Hustota energie	Životnost cyklů	Tepelná stabilita	Hlavní použití
LCO (LiCoO2)	150–200 Wh/kg	300–500 cyklů	Špatná	Spotřební elektronika (starší konstrukce)
NMC (LiNiMnCoO2)	150–220 Wh/kg (liší se dle poměru)	500–1 000 cyklů	Střední	Moderní spotřební elektronika, EV
LFP (LiFePO4)	90–120 Wh/kg	1 500–3 000 cyklů	Vynikající	Elektrické nářadí, ukládání energie, některá EV
NCA (LiNiCoAlO2)	200–260 Wh/kg	500–800 cyklů	Střední až špatná	Zařízení s vysokým odběrem, články Tesla

U spotřebního IoT a nositelné elektroniky dominují články NMC pouch (LiPo) díky kombinaci hustoty energie a flexibility tvarového faktoru. U průmyslových IoT zařízení vyžadujících dlouhou životnost nebo provoz v širokém teplotním rozsahu jsou preferovány válcové články LFP navzdory nižší hustotě energie.

Klíčové specifikace

Parametr	Typický rozsah	Poznámky
Kapacita	100 mAh – 5 000 mAh (spotřební) / až 300 Ah (EV)	Nominální při vybíjení 0,2C, 25°C
Hustota energie (gravimetrická)	LiPo: 200–260 Wh/kg; 21700: 270–300 Wh/kg	Prémiové články se blíží 300 Wh/kg
Nominální napětí	3,6–3,7 V (NMC/NCA); 3,2 V (LFP)	Plné nabití: 4,20 V NMC; 3,65 V LFP
C-rate (nabíjení)	0,5C standardně; 1C rychlonabíjení	1C = nabití za 1 hodinu při jmenovité kapacitě
C-rate (vybíjení)	0,5C–2C standardně; 5C–20C pro vysoký odběr	Překročení jmenovitého C-rate urychluje degradaci
Životnost cyklů (zachování 80 % kapacity)	NMC: 300–1 000 cyklů; LFP: 1 500–3 000 cyklů	Při 0,5C/0,5C, 25°C, 100% DoD
Provozní teplota (nabíjení)	0 až 45°C	Nabíjení pod 0°C způsobuje pokovování lithiem — okamžité bezpečnostní riziko
Provozní teplota (vybíjení)	−20 až 60°C	Kapacita klesá o 15–30 % při −20°C
Míra samovybíjení	1–3 % za měsíc při 25°C	Zrychluje se nad 40°C skladování
Tolerance kapacity (Grade A)	±1–2 %	Komoditní/šedé články: ±5–10 %

Hlavní formáty článků

Válcové

Formát	Nominální rozměry	Typická kapacita	Běžné použití
14500	14 × 50 mm	600–900 mAh	Svítilny, malá zařízení
18650	18 × 65 mm	2 000–3 500 mAh	Notebooky, powerbanky, e-kola
21700	21 × 70 mm	4 000–5 500 mAh	EV, špičkové elektrické nářadí
32650	32 × 65 mm	5 000–6 000 mAh	Průmysl, ukládání energie

Formát 21700 v nových vysoce výkonných konstrukcích z velké části nahradil 18650. Formát 4680 od Tesly (46 × 80 mm) existuje, ale zatím není široce dostupný jako komerční komoditní článek.

Pouch (LiPo)

Vlastní rozměry udávané jako šířka × výška × tloušťka (např. 803040: tloušťka 8 mm × šířka 30 mm × délka 40 mm). Pouch články umožňují optimalizaci tvarového faktoru pro nositelnou elektroniku a tenká zařízení, ale vyžadují ochranný konstrukční rám — hliníkový laminátový sáček neposkytuje žádnou konstrukční oporu a pod tlakem se deformuje nebo propíchne. V aplikacích výkonové elektroniky, jako jsou přenosné nabíjecí stanice, se obvykle dává před pouch přednost prizmatickým článkům v pevném pouzdře kvůli konstrukční robustnosti.

Prizmatické v pevném pouzdře

Články v pevném hliníkovém nebo ocelovém pouzdře se standardizovanými rozměry (prizmatické formáty IEC 62133). Vyšší mechanická ochrana než pouch. Dražší na Wh než ekvivalentní válcové kvůli ceně materiálu pouzdra.

Čínští výrobci článků

Výrobce	Úroveň	Silné stránky	Poznámky
CATL (宁德时代)	Tier 1	EV baterie, velké prizmatické články, expertíza na LFP	Velmi vysoká MOQ pro spotřební segment; přímé ceny jen pro průmyslové zákazníky
BYD (比亚迪)	Tier 1	LFP články, vertikální integrace	Prodává především EV OEM; spotřební články dostupné přes distributory
EVE Energy (亿纬锂能)	Tier 1	Válcové 18650/21700, vlastní LiPo	Silní v IoT a spotřebním segmentu; protokoly UN 38.3 dostupné
Lishen (天津力神)	Tier 1–2	18650, spotřební LiPo	Dlouhá historie; QC více proměnlivé než EVE/CATL
Great Power (鹏辉能源)	Tier 2	Spotřební LiPo, články do powerbank	Oblíbení u OEM spotřební elektroniky
Ganfeng Lithium (赣锋锂业)	Tier 1–2	Vývoj pevných článků; LiPo	Známější jako dodavatel surovin pro lithium
Generičtí přeprodejci ze Šen-čenu	Komodita	Jen cena	Vysoké riziko; neznámý původ; častý zdroj přebalených a nevyhovujících článků

Klasifikace tříd článků

Grade A: Články, které v době výroby projdou plnou specifikační zkouškou výrobce. Tolerance kapacity ±1–2 %, impedance v rámci specifikace, žádné vizuální vady. To je to, za co platíte, když nakupujete přímo od výrobce Tier 1.

Grade B: Články, které selžou v jednom či více specifikačních parametrech, ale nejsou vadné. Kapacita 10–20 % pod nominálem, nebo mírně zvýšený vnitřní odpor. Prodávají se za 40–60 % ceny Grade A. Vhodné pro nekritické zálohové napájecí aplikace s přiměřeným derátingem.

Grade C / repasované: Články vyjmuté z baterií (např. z vyřazených notebooků nebo EV), přebalené novými štítky s nadhodnocenou kapacitou. Skutečná kapacita může být 50–80 % toho, co je vytištěno. Tyto články mají neznámou historii cyklů a degradované separátory. Hlavní komoditní riziko v čínském šedém trhu s články.

Zásadní problém: články Grade B a C jsou často štítkovány a prodávány jako Grade A. Ověření vyžaduje analyzátor kapacity článků (nikoli multimetr). Testujte vybíjením 0,2C z 4,20 V na 2,75 V a porovnejte naměřené Wh s jmenovitými Wh. Pravý článek Grade A 18650 o kapacitě 3 000 mAh dodá ≥10,8 Wh; přebalený článek dodávající 8,5 Wh pracuje na 79 % specifikace.

Sourcing z Číny: na co si dát pozor

Odebírejte články od autorizovaného distributora výrobce nebo přímo, nikoli od bezejmenných přeprodejců ze Šen-čenu. EVE Energy, Great Power i Lishen mají sítě autorizovaných distributorů. Vyžádejte si specifikační list výrobce článku (CMSS) odpovídající vašemu konkrétnímu katalogovému číslu — nikoli generický datasheet.
Vyžadujte protokol o testu UN 38.3 pro konkrétní model článku, který kupujete. Protokol musí uvádět přesný model článku (např. EVE 18650 LP 3200 mAh), datum testu a akreditaci zkušební laboratoře. Protokol UN 38.3 pro „články 18650 3000mAh” od bezejmenného výrobce není pro celní soulad dostatečný.
Otestujte příchozí vzorky, než se zavážete k výrobní objednávce. Otestujte 20–30 článků ze vzorkové dávky při vybíjení 0,2C. Změřte skutečně dodané Wh, vnitřní impedanci při 1 kHz (AC) a napětí naprázdno po 24 hodinách při 50% SoC (mělo by se ustálit do 10 mV napříč články ze stejné dávky). Vysoký rozptyl OCV značí míchané třídy.
U vlastních článků LiPo specifikujte rozměry článku s tolerancemi, nejen nominál. Článek LiPo 803040 má nominální tloušťku 8 mm, ale někteří výrobci dodávají články měřící 8,3–8,6 mm. V těsně tolerovaném pouzdře nositelného zařízení vyžaduje tento přesah 0,5 mm změnu rozvržení PCB. Maximální tloušťku uveďte v objednávce.
Zafixovaná cena článků nezaručuje zafixovanou kvalitu. Čínští výrobci článků někdy v rámci stejného čísla modelu nahrazují materiál nižší třídy, jak se mění náklady na suroviny. Do dohody o dodávkách zahrňte protokol vstupní kontroly, který umožňuje odmítnutí dávek, jež neprojdou testy kapacity.

Časté problémy

Přebalené články s nadhodnocenými údaji o kapacitě: Nejčastější na komoditním trhu 18650. Staré články z notebooků nebo vyřazené články se přebalují štítky s nárokem na 3 000–3 600 mAh. Skutečná kapacita je obvykle 1 500–2 500 mAh. Vybíjecí test 0,2C trvá 5 hodin a okamžitě to odhalí.

Únik elektrolytu z článků LiPo kvůli poškození při manipulaci: Pouch články LiPo si vytvoří mikrotrhliny v hliníkovém laminátu, pokud jsou při přepravě ohnuty nebo promáčknuty. Unikající elektrolyt (LiPF6 v organickém rozpouštědle) je korozivní a hořlavý. Před montáží příchozí články LiPo vizuálně zkontrolujte na deformace a ověřte zápach elektrolytu (ostrý, rozpouštědlový).

Úbytek kapacity mylně přisuzovaný BMS: Když životnost baterie produktu v terénu degraduje do 200 cyklů, běžná diagnóza zní „problém s BMS”. Ve většině případů je hlavní příčinou článek Grade B nebo C použitý v aplikaci s vysokým DoD (hloubka vybití). Články Grade B vykazují zrychlený úbytek kapacity po 100–150 cyklech při 100% DoD ve srovnání s články Grade A.

Požadované certifikace

Norma	Platí pro	Poznámky
UN 38.3	Všechny lithiové články a baterie pro leteckou/námořní přepravu	Protokol o testu vyžadován pro každý model článku; pack má samostatný požadavek
IEC 62133-2:2017	Bezpečnost spotřebních lithiových článků	Testy na zkrat, přebití, nucené vybití, mechanické namáhání
UL 1642	Články pro trh USA	Komponentní certifikace článků v produktech pro trh USA
MSDS / SDS	Všechny chemické zásilky	Vyžadováno pro celní odbavení článků