Akkumlátor akadémia

A mobil készülékek elengedhetetlen kelléke a hordozható áramforrás, és ma már számos autó is képes csak akkumlátor segítségével haladni az utakon. Az akkumlátorok bonyolult szerkezetek, de szerencsére nem kell értenünk sem a kémiájukhoz, sem a fizikájukhoz. Elég ha azt tudjuk, mire is kell odafigyelni, hogy a megvásárolt eszközben az energiaforrás is minél tovább működőképes maradjon.

Akkumlátor kompromisszumok

Laikusként természetes, hogy csodákat várunk az akksiktól. Sok energiát, lassú öregedést és kis tömeget kívánunk magunknak. Az elvárások jogosak, de egyszerre ritkán teljesülnek. Legjellemzőbb a mobil eszközök esetében, hogy az akkumulátorok méretükhöz képest nagy teljesítményűek, viszont élettartamuk rövid. A rövid élettartam persze általában nem okoz gondot, hiszen a készüléket gyakrabban cseréljük, mint ahogyan az akkumulátor kiöregedne. Az első tanulság tehát azonnal adódik: ha használt készüléket vásárolunk, a vételárba kalkuláljuk bele azt, hogy valószínűleg hamarosan akkumulátort fogunk cserélni. Ha pedig egy készüléket nagyon megszeretünk és sokáig megtartunk, ne csodálkozzunk, hogy az akkumulátor teljesítménye egyszercsak romlani kezd.

Neked milyen az aksid?

Akkumlátor fajták

A nikkel-kadmium (NiCd) viszonylag régi fejlesztésű, kiforrott technológia, amelynek viszont több elfogadhatatlan hátránya is van. Ezek között az első, hogy ezek az akkumulátorok mérgező fémeket tartalmaznak, amelyek nagyon károsak az egészségre. Hosszú életciklusuk és jó töltés-ürítési arányuk miatt voltak sikeresek, emellett jól bírják a nagy hőmérsékletingadozást is. Sorsukat a 2006. szeptember 26-án elfogadott, új Európai Unió Akkumulátor Direktíva pecsételi meg, amely nagyon megszigorítja a higany, a kadmium és az ólom használatát az akkumulátorokban, így gyakorlatilag a NiCd akkumulátorok már csak ott használhatók, ahol helyettesítésük nem megoldható.

A nikkel-metál-hidrid (NiMH) akkumulátorokban nincsenek mérgező anyagok, és a nikkel-kadmiumokhoz képest több energiát is szolgáltatnak, cserébe viszont még hamarabb öregszenek. Velük gyakran találkozhatunk laptopokban és mobiltelefonokban is, és fontos lépcsőt jelentenek a lítium-alapú akkumulátorok felé.

Az ólmos-savas (lead-acid) akkumulátorokról azt gondoljuk, hogy elavultak, de még mindig van létjogosultságuk. Olyan gépekben találkozhatunk velük, ahol a nagyobb tömeg nem probléma. Gazdaságilag a leghatékonyabb megoldást jelentik, teljesen zárt (sealed lead-acid) kivitelben is készülnek, így már régen nem az autóinkban használt, mindent összesavazós szörnyetegekre kell gondoljunk, ha az ólmos akkumulátorokról hallunk. Az akkumulátorok között egy akkora rést tömnek be a nyújtott szolgáltatásukkal, hogy gyakorlatilag pótolhatatlanok, így még nagyon sokáig jelentős szereplői lesznek az energiaiparnak.

A lítium-ionos (Li-ion) akkumulátorok a legdinamikusabban fejlődő típust képviselik. Kis tömeg mellett szolgáltatnak relatíve sok energiát, emellett élettartamuk is hosszú. Gyorsan tölthetők újra, és az önkisülésük is messze a legjobb, azaz a legkisebb. Maga a technológia nem túl biztonságos, de ezekbe az akkumulátorokba több biztonsági berendezést is beépítenek, így félnünk tőlük nem kell. Ha mégis nagyon melegszik, netán felrobban, az azt jelenti, hogy minimálisan 3 különböző elven működő biztonsági berendezés mondta fel egyszerre a szolgálatot. Ennek nagyon kicsi a valószínűsége... És hogy a mi készülékünkben éppen melyik típus teljesít szolgálatot? Egyszerű: rá van írva az adattáblájára!

Akkumlátorok töltése

Lényeges különbség van aközött, hogyan töltjük különböző típusú akkumulátorainkat. Mi, a felhasználók ezzel segíthetünk leginkább magunkon, és itt főként a pénztárcánkra gondolok. Nézzünk néhány fontos tudnivalót!

A nikkel bázisú akkumulátorok, azaz a NiCd és a NiMH igénylik a formázást, azaz első alkalommal 24 órán keresztül kell töltsük azokat. Ez azért szükséges, mert a gyártás után előtöltött cellák egyrészt különböző töltöttségi szinten vannak, másrészt a hosszú, mozdulatlan tárolás miatt kialakult elektrolit-eloszlási egyenetlenségek is eltűnnek. Ezekre az akkumulátorokra jellemző az is, hogy a teljes kapacitásukat csak néhány töltési ciklus után érik el. Ez az arány is sokat javult az elmúlt években, a korábbi 50-100 ciklusról ez mára 5-7 ciklusra rövidült.

Néhány jótanács a nikkel alapú akkumulátorok töltéséhez 

• Kerüljük el a túlmelegedést, cseréljük le a töltőt, ha nagyon melegíteni az akkumulátort töltés közben;
• A nikkel-kadmiumhoz adott töltő túltöltheti a nikkel-metál-hidrid akkumulátort!
• A nikkel akkumulátorok a gyors töltést szeretik, a túl lassú töltögetés károsítja azokat;
• A nikkel akkumulátorokhoz ne használjunk lítiumhoz való töltőt!
• Ha nem használjuk fel azonnal, vegyük le a töltőről a nikkel akkumulátort, majd a felhasználás előtt közvetlenül töltsük fel teljesen. Még formázásnál se hagyjuk a töltőn néhány napnál tovább!

A lítium-ion akkumulátorok töltését egy és CSAK egy féle módon lehet elvégezni. Az úgynevezett "csodatöltők" és "gyorstöltők" a lítium akkumulátorok esetében NEM LÉTEZNEK. A gyártók szigorú előírásokat szabnak meg az Li-ion akkumulátorok töltéséhez, ettől eltérni a saját érdekünkben sem tanácsos. Nem szabad tehát lítiumos akkumulátort semmi mással tölteni, CSAK A SAJÁT töltőjéval. Akkor sem, ha a használni kívánt töltő látszólag alkalmas lenne erre, azaz például megfelelő feszültséget és áramerősséget ad le és a csatlakozója is illeszkedik a tölteni kívánt eszközhöz.

A lítium-ionos akkumulátorok NEM igényelnek FORMÁZÁST, az első és az ötvenedik, vagy ötszázadik töltési ciklus semmiben nem különböznek egymástól. Bár a lítium-ionos akkumulátorok celláit 4,2 Voltra lehetne tölteni, a töltők általában 4,1 Voltnál megállnak. Ezzel a kapacitás 10%-kal csökken, de az élettartam nagyban javul. Az újabb fejlesztésű lítiumos akksik már produkálják a hosszú élettartamot teljes töltésnél is.

A lítium-ion technológia kényes, de bizonyos szabályok betartása mellett biztonságos. Ennek érdekében az akkumulátorokat - bár ez kívülről nem látszik - ellátják különböző védelmi rendszerekkel. A túltöltés, a túlnyomás és a túlmelegedés ellen is védettek, ahogyan az alulmerülés ellen is. Általában akkor kapcsol szét a biztonsági renndszer, ha a cellafeszültség eléri a 4,3 Voltot, vagy a hőmérséklet eléri a 90 Celsiust, illetve amikor a nyomás eléri az adott szerkezetre számított értéket.

Ha túlmerül az akkumulátor, akkor a saját töltőjével nem hozható már vissza. Vannak viszont úgynevezett gyógytöltők, amelyek mintegy újraéleszthetik az alulmerült akkumulátorokat is, de 1,5 Voltos cellafeszültség alatt már ezekkel sincs remény.

Amellett, hogy NEM igényelnek formázást, a lítium-ionos akkumulátorok már az első használatkor leadják a maximális teljesítményüket és nem érzékenyek arra sem, hogy az élettartamban meghatározott töltési-ürítési ciklusszámot hány részletben kapják meg. Ennek ellenére havonta egyszer érdemes teljesen lemeríteni és feltölteni őket, hogy a cellák között keletkezett különbségek megszűnjenek. Ezek ugyanis hibás diagnosztikához vezethetnek, azaz például a telefon azt mutatja, hogy már csak félig van az akkumulátor, miközben még majdnem televan, vagy éppen fordítva.

Jótanácsok a lítium-ionos akkumulátorok töltéséhez

• Próbáljuk az akkumulátort minél kevesebb ideig a maximális cellafeszültségen tartani, azaz például ne kikapcsolt, hanem bekapcsolt állapotban töltsüka telefont;
• 3,92 Volt/cella a legideálisabb töltöttségi szint, ezen a várható élettartam a duplája, mint a maximális cellafeszültségnél. A gyártók általában e fölé hangolják a töltőket, így magunkon úgy segíthetünk, ha háromnegyedra elteltével lehúzzuk a töltőről az akkumulátort;
• A töltőáramot nem szabad a maximálisan leadható áram 50%-a felé vinni, a töltők így is vannak hangolva. Akkor kell odafigyeljünk erre, ha nem a készülékhez járó töltővel töltünk

Alacsony és magas hőmérsékletek

Az akkumulátorok szobahőmérsékleten adják le a legjobb teljesítményt. Akkumulátor típustól függ, hogyan reagálnak az ettől eltérő hőmérsékletre. Általában igaz, hogy a magas hőmérséklet elsősorban az akkumulátor élettartamát csökkenti, gyorsítja az öregedését. A NiMH akkumulátorok önmagukhoz képest 30 Celsiuson már csak 80%-ot, 40 Celsiuson már csak 60%-ot képesek leadni. 45 Celsiusnál az élettartamuk is a felére csökken. A NiCd akkumulátorokat is érzékenyen érinti a meleg, de a százalékos arány nem ennyire durva.

A nagyon alacsony hőmérséklet sem hat kedvezően a működésre, a NiMH, az ólom és a li-ion akkumulátorok -20 Celsiusig működnek, egyedül a NiCd képes lemenni -40 Celsiusig. Persze a NiCd ezen a hőmérsékleten a teljesítménye 20%-át képes leadni. Újabb li-ion akkumulátorok szintén képesek -40 Celsiuson működni, ezek egyelőre számunkra megfizethetetlenek.

Annak ellenére, hogy ezeken a hőmérsékleteken képesek működni, TÖLTENI NEM SZABAD ŐKET. Előbb fel kell melegíteni, és csak ezután szabad megkezdenia  töltést. A télen, az autóban hagyott navigátort egyetlen óvatlan töltéssel elintézhetjük, ha nem várjuk meg, amíg felmelegszik, a töltő ugyanis adja neki a 0,5 C-t, míg az akkumulátor ilyenkor maximum 0,1 C-t képes elviselni. A következményeket a kedves olvasó képzeletére bízom.

Akkumlátor tárolása

Mindegyik akkumulátorra nyugodtan ráírhatnánk, hogy "Romlandó". Persze egyszerű szabályok betartásával lassítható ez a romlás, nézzük most ezeket. Mit tegyünk tehát, ha tárolnunk kell az akkumulátorokat?

Minden akkumulátorra igaz, hogy 15 Celsiuson szeretnek leginkább várakozni. Az ólmos akkumlátorokat tarsuk teljes töltöttségen, a nikkel- és a lítium-alapúakat 40%-on. A gyárból is ezen a töltöttségi szinten kerülnek ki, így amikor mevesszük őket - attól függően, meddig álltak a raktárban - ekörüli töltöttségre számíthatunk. Meddig bírják a tárolást? A NiMH 3 évig, a NiCa 5 évig, a lítiumos akksik pedig 10 évig tárolhatók a megfelelő hőmérsékleten. Az ólmos akkumulátorok 2 évig tárolhatók, de csak folyamatos frissítő töltések mellett.

Jótanácsok az akkumulátorok tárolásához

• Hűvös, de nem hideg helyen tároljuk őket, légkondícionálás ajánlott. A páralecsapódástól megvédhetjük őket, ha nejlon borítást alkalmazunk;
• A lítiumos éa a nikkeles akkumulátorokat ne töltsük fel teljesen, mielőtt tárolásba helyeznénk. 40%-on tegyük el és felhasználás előtt töltsük 100%-ra. Az ólmos akkumulátorokat viszont teljes töltéssel tegyük tárolásba, mérjük a töltöttségüket és - ha a gyártó mást nem javasol - minimum hat havonta töltsünk rájuk;
• Lítium-ionos akkumulátort ne tegyük tárolásba ha teljesen lemerült. Tárolás előtt fél óráig töltsük;
• Na halmozzunk fel lítium-ion akkumulátorokból túl nagy készletet akkor sem, ha nagyon olcsón hozzájuthatunk. Ha elérhető, nézzük meg a gyártási dátumot a vásárlás előtt;
• Nikkel-alapú akkumulátort soha ne hagyjunk a töltőn pár napnál tovább;

Akkumlátor tények

• A laptopokban az akkumulátor a használatkor bőven 45 Celsius fölé melegszik. Ezt onnan érezzük, hogy elkezdi égetni a lábunkat, ha az ölünkbe vesszük. Elébb bemutattam, mi történik 45 foknál a Li-ion és a NiMH akkumulátorok élettartamával. A tanulság: a laptop akkumlátor drága, így ha az ember befektet egy laptophűtő állványba, sokszorosan megtérülhet az ára!
• Felesleges éjszakára töltőn hagyni a telefont. Az áramot fogyasztja de mérhető kapacitásnövekedést nem eredményez. Szokjunk hozzá, hogy a telefont lefekvés előtt 1-2 órával kezdjük tölteni és éjszakára húzzuk ki a töltőt!
• Ne hagyjuk sem nyáron, sem télen a kocsiban a navigátort/telefont/laptopot még a kesztyűtartóban sem! Ha mégis ott maradt, hozzuk újra normál hőmérsékletre, azaz hűtsük le vagy melegítsük fel, mielőtt bekapcsoljuk, vagy tölteni kezdenénk! A navigátort helyezzük úgy el a műszerfalon, hogy közvetlen napfény ne érje a hátlapját sem, ha lehetőségünk van rá, nyáron hűtsük, télen fűtsük!
• Ha a navigátor, vagy a telefon nyáron a kocsiban töltés közben kikapcsol, nem biztos, hogy elromlott. Hűtsük le az akkumulátort, hogy a melegedés ellen védő elektronika visszakapcsoljon.
• Ennyit az egységes mobiltöltőkről. Egységes mobiltöltő akkor lesz, ha minden készülékben ugyanolyan lesz az akkumulátor is. Ennek az esélye csekély...
• NiCd akkumulátort SOHA ne dobjunk a kommunális szemétbe (ismeretes még így is: kuka), hanem az arra kialakított gyűjtőpontokon adjuk le. Ilyen gyűjtőpontok találhatók a nagyobb szupermarketekben és elektronikai áruházakban is.

Forrás: Battery University