Gamer Laptopok
Kell Ennél Több
Üzleti Laptopok
Részletek

Akkumulátor

Az elektromos áram tárolásának képessége mobilizálta digitális világunkat. Ezen végtelenül egyszerű alkatrész - elektromos akkumulátor - biztosítja, hogy az életünk részét képező mobiltelefonok, tabletek, laptopok és egyéb hordozható eszközök a falaktól 1 méternél távolabb is működjenek. Az autógyártók szinte a kezdetektől - mintegy apróbb figyelmességként - akkumulátort szereltek a gépkocsikba, amely az indítómotorral együtt tette kényelmesebbé azok használatát. Mindez a kurbli piac végét is jelentette.

Az elektromos akkumulátor töltésekor mint fogyasztó energiát vesz fel, amely hatására kémiai folyamat megy végbe a teljes töltöttségi állapot eléréséig. Ezt követően képes ezt a kémiai energiát huzamosabb ideig tárolni, majd fogyasztót rákapcsolva elektromos energiaként visszaadni (kisütés). Ezt a folyamatot nevezzük egy töltési ciklusnak. A töltési ciklusok száma nem korlátlan, az akkumulátor tárolóképessége idővel csökken. A folyamat kémiai jellegéből adódóan az akkumulátor élettartama véges. Csak egyenáram tárolására és szolgáltatására alkalmas.

Az akkumulátor felépítése kifejlesztése óta változatlan: egy akkumulátor cella katódból, anódból és elektrolitból áll.

Gépkocsikban 12 V ólom-sav akkumulátort alkalmaznak, amely 6 db sorba kötött 2 V feszültségű cellából áll. Minden cella katódja tiszta ólom (Pb), anódja ólom-oxid (PbO2), az elektrolit 35 % kénsav és 65 % desztillált víz oldata.

A hordozható elektromos eszközök azonban speciális igényeket támasztanak az akkumulátorral kapcsolatban. Biztonságosnak kell lennie és nagy energiasűrűséggel kell rendelkeznie. Az ólom-sav akkumulátorban található ólom és savas elektrolit oldat egészségre ártalmas anyagok, így a felhasználás által elvárt biztonsági követelményeknek nem felelnek meg.

Az 1960-as években kifejlesztett nikkel-kadmium (Ni-Cd) akkumulátor magasabb energiasűrűség mellett biztonságos is volt, így csökkenhetett az eszközök mérete. A nikkel (Ni) a katód, a kadmium (Cd) az anód szerepét töltötte be. A kadmium (Cd) viszont ritka és mérgező átmenetifém.

1980-as évek végén jelent meg a nikkel-metál-hidrid (Ni-MH) akkumulátor. A katód szerepét szintén a nikkel (Ni) tölti be, az anód azonban nikkel-oxid-hidroxid (NiOOH). A nikkel-kadmium (Ni-Cd) akkumulátorhoz képest az energiasűrűség akár háromszoros is lehet. A nikkel-xx (Ni-xx) akkumulátor sajátossága a memóriaeffektus: azaz az akkumulátor „emlékszik” arra az állapotra, ameddig legutóbb lemerítették (kisütötték). Amennyiben a részben kisült akkumulátorra rátöltenek, úgy a következő használat során szintén eddig az állapotig képes elektromos áramot szolgáltatni, így az eredeti tárolóképességének csak töredékét adja vissza. Helyrehozni csak többszöri teljes töltési ciklussal lehet (formázás). A nikkel-xx (Ni-xx) akkumulátorokat használatba vétel előtt formázni kell. A nikkel-metál-hidrid (Ni-MH) akkumulátor nem tartalmaz mérgező anyagokat.

A napjainkban általánosan használt Li-Ion akkumulátort a SONY jelentette meg 1991-ben. A kívánt energiasűrűség eléréséhez lítiumot (Li) használtak, amely a legkönyebb szilárd halmazállapotú elem, amely az alkálifémek közé tartozik. A katód lítium-kobalt-oxid (LiCoO2), az anód szén (C) volt. A töltés során a lítium-ionok (Li-Ion) a szén alapú anód felé, kisütés során a fémoxid katód felé vándorolnak. A katódot és az anódot szerves elektrolit választja el egymástól. A nikkel-metál-hidrid (Ni-MH) akkumulátorhoz képest az energiasűrűség közel kétszeres. A lítium-xx (Li-xx) akkumulátornál nem tapasztalható memóriaeffektus és nem tartalmaz mérgező anyagokat. A lítium-xx (Li-xx) akkumulátorokat nem szabad formázni.

A Li-Polymer akkumulátor esetében a katódot és az anódot elválasztó szerves elektrolitot speciális polimer váltotta fel, ezáltal nagyon vékony és rugalmas cellák készíthetőek. Magas gyártási költségük miatt azonban csak a drágább termékekben lelhetőek fel.

A mérnököknek még az ilyen végtelenül egyszerű működésű eszköz esetében is számtalan problémát kell megoldaniuk. A periódusos rendszerből csak olyan elemeket választhatnak alkotóelemként, amely tulajdonságai alapján nem szennyezi a környezetet. Megfelelő fizikai és kémiai paraméterekkel kell rendelkeznie, hogy könnyű és nagy energiasűrűségű akkumulátort lehessen belőle építeni. Mindemellett a leendő akkumulátornak tartósnak és olcsónak is kell lennie.

Az elektromos akkumulátort normál használat mellett nem szükséges kivenni az elektromos eszközből. A gépkocsiból sem szereljük ki megállás után az ólom-savas akkumulátort, a mobiltelefonból sem vesszük ki a Li-Ion akkumulátort és a tabletünket sem daraboljuk fel akkumulátor után kutatva. Meglepő, de a laptopokból sem kell kivenni a Li-Ion akkumulátort. A családi Toyota Prius-t sem belezzük ki...

El kell fogadni a tényt, hogy az akkumulátorok kémiai működésükből adódóan idővel veszítenek elektromos tárolóképességükből. Az asztal szélén lévő akkumulátor magától is tönkremegy pár év után. A rendszeres használat csak gyorsít ezen a folyamaton. A működési környezet alapjában befolyásolja egy akkumulátor élettartamát. A töltés és a kisütés sebessége, a hőmérséklet, páratartalom, mind-mind hatással vannak az élettartamra. Ha tehetjük, mindig a legjobb minőségű árammal töltsük akkumulátorainkat, meg fogják hálálni a törődést. Az eszközök többségében lévő Li-Ion és Li-Polymer akkumulátorok nem szeretik az állandó teljes töltöttségi illetve a teljes kisütési állapotot sem.

Az eszközök akkumulátoros üzemidejét azonban a felhasználók maguk tudják befolyásolni. Minél kevesebb fogyasztót használunk, annál tovább bírja az eszköz akkumulátoros üzemben. A kijelzők fényerejének csökkentésével számottevő akkumulátoros üzemindő takarítható meg. A kijelző kikapcsolását érdemes a lehető legrövidebb időpontra állítani, ami még a kényelmes munkavégzést nem befolyásolja. A Bluetooth® és WiFi kikapcsolásával szintén értékes percek nyerhetőek.

Az elektromos akkumulátorok veszélyes hulladékok, ezért saját érdekünkben csak a kijelölt tárolóhelyen adjuk le...

Hozzászólás