že lítium-iontové akumulátory sú malé, ľahké, veľkokapacitné a mimoriadne efektívne?
Prečo dnes každý hovorí o lítium-iontových akumulátoroch?
Malé, ľahké a predovšetkým mobilné zariadenia získavajú stále väčšiu obľubu. Patria sem mobilné telefóny, notebooky a dnes už nejakú dobu i záhradné náradie. Všetky tieto zariadenia potrebujú energiu, ale i v prípade záhradného náradia sú káble vnímané ako nešikovné. V dôsledku toho neustále rastie význam spoľahlivých veľkokapacitných akumulátorov. Moderné lítium-iontové akumulátory sa v nedávnej dobe začali používať ako zdroj energie i pre záhradné náradie. Ich hlavní výhoda je, že netrpia ničivým pamäťovým efektom predchádzajúcich generácií akumulátorov, takže ich je možné kedykoľvek dobiť a pripraviť na použitie. Ako ale tento kompaktný akumulátor, ktorý má také pomalé samovybíjanie, funguje?
Ako lítium-iontové akumulátory fungujú?
Ako názov napovedá, lítium-iontový akumulátor je dobíjateľná batéria, ktorej základom je ľahká zliatina lítia. Na rozdiel od lítiových batérií sú tieto batérie dobíjateľné. Obsahujú určitú kombináciu citlivých chemických zložiek s rôznymi elektrickými nábojmi, ktoré dokážu reagovať neobyčajne rýchlo. Kladne a záporne nabité chemikálie sú oddelené iba tenkou plastovou prekážkou.
Lítium-iontové akumulátory sa v angličtine tiež nazývajú swing batteries, shuttle batteries alebo ion transfer batteries. Tieto názvy odrážajú základný princíp tohto typu akumulátora: proces nabíjania a vybíjania v podstate spôsobuje len presun (transfer) lítiových iontov (t.j. elektricky nabitých atómov lítia) medzi dvoma elektródami. Keď sa akumulátor nabíja, lítiové ionty sa presúvajú ku grafitovej (uhlíkovej) vrstve. Počas vybíjania migrujú ionty späť. Migrácia iontov generuje elektromagnetickou silu, ktorá riadi tok elektrónov. V lítium-iontových akumulátoroch je kladný pól vyrobený z oxidu lítia a záporný pól z uhlíka.
Čo to znamená "pamäťový efekt"?
Kapacita lítium-iontového akumulátora sa časom znižuje, aj keď nie je používaný, hlavne kvôli reakcii lítia s elektrolytmi. Tento proces je známy ako samovybíjanie. Dochádza k nemu u všetkých typov batérií či akumulátorov, ale u lítium-iontového akumulátora výrazne menej, než u starších typov.
V prípade lítium-iontových akumulátorov neexistuje žiadny pamäťový efekt. U starých nikel-kadmiových (NiCd) akumulátorov viedlo časté čiastočné vybíjanie k tomu, že si akumulátor 'poznamenal' energiu potrebnú na dobitie a už nebolo možné ho dobiť na plnú kapacitu. Naproti tomu lítium-iontové akumulátory je možné kedykoľvek dobiť na plnú kapacitu a majú pomalé samovybíjanie. Vďaka tomu sa s nimi ľahko pracuje a bez ohľadu na veľkú kapacitu sú malé a ľahké. Okrem toho sú dnes dostupné i vo vyšších výkonových triedach za prijateľné ceny, takže sa dajú používať i vo väčších zariadeniach s veľkou spotrebou energie
Prečo je taká dobrá technológia k dispozícii až teraz?
Hoci boli lítium-iontové akumulátory teoreticky známe už na začiatku 20. storočia, nebolo dlho možné ich používať. Výhody lítia ako materiálu pre elektródy boli známe už skôr a v roku 1938 bola uvedená batéria využívajúca lítium a dioxid síry (Li-SO2) a v roku 1969 lítium-thionylchloridová batéria. Lítium-iontové akumulátory však stále reagovali neobyčajne citlivo na nesprávne zachádzanie, a neboli preto vhodné pre bežné použitie. V roku 1995 ale firma Sony uviedla na trh prvý lítium-iontový akumulátor. Dnes sú chemické procesy v akumulátore kontrolované systémom riadenia na sledovanie batérie (BMS). Ten bráni hlbokému vybitiu, prebitiu a tepelnému preťaženiu. Okrem zložitého dobíjacieho systému majú lítium-iontové akumulátory puzdro mimoriadne odolné voči vysokým tlakom, čo ich asi o 30 % predražuje oproti nikel-metal hybridovým (NiMH) akumulátorom.
