Sodíkové články NFPP za nízkých teplot: kapacita 95% při −20 °C v kvalifikačních testech

Aktualizováno dne 17 Září 2026

Domácí baterie mají jednu nevýhodu, o které se v katalozích moc nemluví: v chladu mají nižší výkon. Nejde o bezvýznamný detail, protože právě v době, kdy jejich výkon klesá, jsou nejvíce potřebné. V lednu fotovoltaické systémy produkují jen zlomek toho, co v červenci, dny jsou krátké, večerní spotřeba je vysoká – a právě tehdy vám akumulátor poskytne část kapacity, za kterou jste zaplatili.

V tomto ohledu je rozdíl mezi jednotlivými chemickými látkami zřetelný a měřitelný. Tento článek uvádí kvalifikační údaje o polianiontové články NFPP při nízkých teplotách a vysvětluje, odkud tento rozdíl pochází.

Údaj

Zkušební postup je jednoduchý: článek se nabije na 3,5 V při výkonu 0,5P, nechá se deset minut odpočívat a poté se vybije při zkušební teplotě. Změří se, jakou část jmenovité kapacity dokáže skutečně dodat.

Hodnoty pro referenční chemické látky pocházejí z testů provedených na konkrétních srovnávacích článcích uvedených ve zdroji, za uvedených zkušebních podmínek. Nelze je vykládat jako univerzální výkonnost příslušných skupin chemických látek, které zahrnují články s velmi odlišnými složeními a konstrukcemi.

Při přímém měření při teplotě −20 °C byla na čidle NFPP naměřena hodnota 95,04% jmenovité kapacity. Referenční LFP článek dosáhl ve stejné zkoušce hodnoty 67,8%.

Řádek s hodnotou −40 °C si zaslouží pečlivé prostudování, protože nula není zaokrouhlením. Referenční články na bázi olověného akumulátoru, fosfátu lithia a železa a nikl-mangan-kobaltu při této teplotě neposkytují kapacitu využitelnou v testu. Polyaniontový sodíkový článek zůstává nad hodnotou 85%.

Je třeba přesně uvést, co to znamená: výsledek se týká buňky použité jako referenční v tomto testu, nikoli všechny existující články typu LFP nebo NMC. Chování při nízkých teplotách závisí na složení elektrolytu, konstrukci článku a zkušebním protokolu, přičemž v rámci každé chemické skupiny existují značné rozdíly.

Proč si sodík vede lépe

Důvodů je dva a působí na různé části buňky.

Desolvace na rozhraní

Iont, který se pohybuje v elektrolytu, se nepohybuje „nahý“: je obklopen obalem molekul rozpouštědla, které se k němu přichytávají. Aby mohl vstoupit do elektrody, musí se jich zbavit, a to vyžaduje energii. Tento proces se nazývá odstranění rozpouštědla, a to je hlavní úzké místo při nízkých teplotách: když je článek studený, energie dostupná k provedení tohoto přechodu se snižuje a reakce se zpomaluje.

Iont sodíku je větší než iont lithia, a právě proto zadržuje obal rozpouštědla méně pevně: hustota náboje na jeho povrchu je nižší. Paradoxně právě jeho větší objem – což je důvod, proč sodík uchovává méně energie na kilogram – je také důvodem, proč se při nízkých teplotách snáze oddělí od rozpouštědla.

Cesty šíření v katodě

Druhý důvod souvisí se strukturou aktivního materiálu. V lithium-železo-fosfátu, který má olivínovou strukturu, se ionty pohybují podél jednorozměrné kanály: existuje pouze jedna možná cesta, a pokud dojde k jejímu zablokování – ať už kvůli závadě v síti, nebo kvůli zpomalení způsobenému teplotou – neexistují žádné alternativy.

Polianionická síť NFPP naopak nabízí síť trojrozměrné šíření. Iont má více cest, jak se dostat na své místo, a zpomalení způsobené chladem má na celkový výsledek mnohem menší vliv.

Co se změní na zařízení

Samotné číslo toho moc neříká. Stojí za to ho přeložit.

Vezměme si například akumulátor o kapacitě 10 kWh umístěný v nevytápěné technické místnosti – garáži, sklepě nebo venkovní rozvodně – jednoho lednového rána v severní Itálii při teplotě −5 °C. Baterie LFP poskytuje pouze zlomek své jmenovité kapacity; majitel vidí baterii “o kapacitě 10 kWh”, která dodává výrazně méně energie, a to právě v době, kdy jsou účty za elektřinu nejvyšší. Tento jev je reverzibilní – s návratem mírných teplot se kapacita obnoví –, ale mezitím akumulátor po celou chladnou sezónu pracoval pod očekáváním.

U článku, který si při −20 °C zachová více než 90 %, je ztráta při −5 °C zanedbatelná. Dostupná kapacita tak zůstává blízko té letní. Na teplotě však nadále závisí dodávaný výkon a schopnost přijímat náboj: u dnes prodávané baterie Heiwit technický list uvádí vybíjení od −25 °C do +60 °C a nabíjení pouze od 0 °C do +60 °C. Tyto limity jsou vysvětleny na stránce o teplotním rozsahu baterie Heiwit.

Tento rozdíl má rozhodující význam ve třech situacích:

• Instalace ve výškách, kde zimní minimální teploty trvale klesají pod nulu a vyhřívaná technická místnost je k dispozici jen zřídka.
• Venkovní instalace nebo v neklimatizovaných prostorách, což je v komerčním a průmyslovém sektoru běžné.
• Trhy severní a východní Evropy — Německo, Polsko, Česká republika, Švédsko — kde je chladné období delší a drsnější než v Itálii a kde se rozdíl ve výnosu kumuluje v průběhu mnohem více dní v roce.

Druhá strana mince

Pro úplnost: výhoda při nízkých teplotách není zadarmo. Vyplývá ze stejných vlastností sodíkového iontu, které omezují jeho energetickou hustotu, jak bylo vysvětleno v jiném podrobném článku. Neexistuje žádná chemická látka, která by vynikala ve všech ohledech: existuje pouze chemická látka vhodná pro dané použití.

U stacionárního akumulátoru, který zůstává na místě, kde byl nainstalován, a má po dobu dvaceti let předvídatelně fungovat v místnosti, kterou nikdo nevytápí, má výkon při nízkých teplotách větší hodnotu než watt-hodiny na kilogram.

Často kladené otázky

Je třeba vytápět prostor, kde je umístěna baterie?

Z hlediska zachování kapacity ne: při −20 °C si článek zachovává více než 90%. Je však třeba vzít v úvahu, že špičkový výkon se při nízkých teplotách snižuje – plný výkon je udáván v rozmezí −25 °C až +40 °C – proto je v velmi chladných prostorech vhodné ověřit s projektantem, zda jsou špičky odběru pokryty. Jedná se naopak o preventivní opatření, které některé instalace s lithiovými bateriemi přijímají právě za účelem kompenzace poklesu výkonu v zimním období.

Je pokles výkonu při nízkých teplotách trvalý?

Ne, je to reverzibilní: jakmile teplota stoupne, kapacita se znovu uvolní. Problémem není poškození baterie, ale to, že energie není k dispozici, když je potřeba.

Proč se sodíkový iont, který je větší, chová v chladu lépe?

Protože je jeho náboj rozložen na větší plochu, nedrží tak pevně obal z molekul rozpouštědla, který musí opustit, aby se dostal do elektrody. Právě tento přechod představuje hlavní překážku při nízkých teplotách.

Platí to i při nabíjení, nebo jen při vybíjení?

Údaje uvedené zde se vztahují k testu vybíjení při řízené teplotě, což je kritická podmínka pro fotovoltaický akumulátor: k vybíjení dochází večer a v noci, kdy je teplota nejnižší.