Lítium akkumulátor technológiáról érthetően

A lítium alapú akkumulátorok immáron egyértelműen kisajátították az akkumulátorok piacát. Ez nem csak a laptopok esetén van így, hanem a mobiltelefonok, egyéb mobileszközök, sőt még az autóipar is ezekre a típusokra támaszkodik. Bár napi szinten használjuk őket, de sokkal kevesebbet tudunk róluk, mint ami indokolt lenne. Ezt a hiányt pótlandó, most összegyűjtöttük a lítium akkumulátor technológiákról mindent, amit csak tudni érdemes.

Lítium akkumulátorok fejlődése

A lítium periódusos rendszerünkben a legkönnyebb fémként van számon tartva. Ugyanakkor egyben a legnagyobb elektrokémiai potenciállal is rendelkezik. Tulajdonképpen ennek a tulajdonságnak köszönhető, hogy az egyik legnagyobb energiasűrűségű akkumulátor típus alapanyaga lehet.

Örök problémát jelent azonban, hogy a lítium olvadáspontja 180,5 C fok, ami határt szabhat a működési hőmérsékletének. Emiatt érdemes arra is figyelnünk, hogy a laptopok belső magasabb hőmérséklete jelentősen ronthatja az ilyen akkumulátorok élettartamát.

Lítium technológia felfedezése

A lítium felhasználásának lehetőségét egy amerikai kémikus, Gilbert Newton Lewis már 1912-ben felvetette, de a 70-es évekig kellett várni, mire elkészült az első kereskedelmi forgalomban kapható, nem tölthető lítium elem.

1991-ben a Sony dobta piacra a világon elsőként a lítium-ion akkumulátort, amely a későbbiekben a vezető akkumulátorfajtává nőtte ki magát és így elváltotta a nikkel alapú akkumulátorokat a mobil és laptop piacon is. A lítium cellára a magas, 3,6 V-os cellafeszültség mellett a nagy energiasűrűség, az egyenes töltési-kisütési karakterisztika és a jó energetikai hatásfok jellemző, emiatt vált oly népszerűvé gyakorlatilag az egész világon.

A lítium-ion akkumulátorok ráadásul számos összetételben, méretben és formában létezhetnek, amely sokszínű felhasználást tesz lehetővé a hordozható készülékekben.

Lítium akkumulátor hátrányai

A legnagyobb kihívást az újratölthető lítium elem kifejlesztése jelentette a korábbi években. Ennek oka, hogy a cellákat nagy fokú instabilitás jellemezte. Ezt elegyszerűsítve az okozta, hogy az elektróda és az elektrolit között lévő szeparátor gyakran átszakadt és zárlatot okozott, ennek hatására a lítium felforrósodott, megolvadt és ezzel láncreakciót indított el, aminek a legtöbb esetben cella felrobbanása lett a következménye.

Stabil cella csak akkor jött létre, amikor a lítiumot valamilyen vegyület formájában alkalmazták elektrolitként és oxidja formájában a cella katódjaként. Anódként szenet, vagyis grafit elektródát használtak.

Jelenleg a különböző akkumulátor technológiákra jellemző sajátos hátrányokkal kell csak számolnunk. Lítium-ion esetén a magas hőmérséklet iránti érzékenység, lítium-polymer esetén a megfelelő töltési mechanizmusra való igényt lehet csak hátrányként emlegetni, de ezek már egyre kevésbé mérvadóak, hiszen a gyártók már minimálisra redukálták az ebből eredő problémákat.

Ahhoz, hogy minél tovább megőrizhessük akkumulátorunk tárolókapacitását az “Akkumulátor kapacitás” című cikkünkben található néhány hasznos információ.

Lítium akkumulátorok formái

Az akkumulátorok számtalan testet ölthetnek, mégis vannak olyan formák, amelyek egy-egy technológiához köthetők, azzal egy időben terjedtek el, mint a ceruza, vagy laptop akkumulátorok is.

Henger alakú akkumulátor

A hengeres forma (Cylindrical cell), vagyis a kör alapú hasáb forma igen elterjedt bizonyos területeken. Ennek jeles képviselői a hagyományos ceruzaelemek. Ennél a típusnál  minden irányban nagyobb tokozás segít elkerülni az akkumulátorok véletlen felcserélődését. A hengeres tokozás azért is ideális a lítiumcellák számára, mert ennek a felépítésnek a legnagyobb a mechanikai szilárdsága. Emiatt ez a forma az elektromos autók területén élvez igazi népszerűséget.

Gombelem alakú akkumulátor

Gyakori a lapos gombelemre jellemző felépítés is (Button cell). Ezek jellemzően kisméretű és alacsony energiaigényű hordozható készülékek számára a legideálisabbak. Azonban érdemes vigyázni velük, mert pontosan ugyanúgy néznek ki, mint nem tölthető társaik.

Téglatest alakú akkumulátorok

A szögletes, téglatest alakú li-ion akkumulátorok előfordulása jelenleg a leggyakoribb gyakori. A mobiltelefonok, tabletek és vékony notebookok energiatárolójaként találkozhatunk velük. Ezek a lapos, szögletes cellák kétféle mechanikai védelmi szinten készülnek.

A gyengébbet a szakirodalom csak zacskós akkumulátorként emlegeti, mivel az elektrolit kifolyását egy műanyag fólia akadályozza meg. A zacskós cellák előnye, hogy szinte bármilyen méretű téglalap alakú helyre lehet őket méretezni.

A magasabb védelem érdekében a cellára vékony műanyag tokot helyezve megkapjuk a mobiltelefonok és laptopok cserélhető akkumulátorairól ismert téglatestet, amely belsejében lapulnak a lítium cellák. Ezek a leginkább elterjedtek a különböző hordozható elektronikai eszközökben.

Összegezve:

Az akkumulátorok tehát számos formában megjelenhetnek, hiszen az idők során a különböző területekre különböző formai megoldások születtek. Laptopok esetében a szilárd műanyag tokozással rendelkező akkumulátorok lettek a legelterjedtebbek, de a technológia folyamatos fejlődésének hála, évről-évre találkozhatunk e téren is újításokkal.