Akumulator litowo-jonowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Akumulator Li-ion firmy Motorola z telefonu komórkowego po zdjęciu obudowy, na zdjęciu widoczny układ kontroli i nadzoru ładowania/rozładowania
Akumulator litowo-jonowy, Varta
Akumulator Li-ion 3,7 V/700 mAh do telefonu komórkowego
Akumulator i elementy obudowy przed zmontowaniem.
Wikimedia Commons

Akumulator litowo-jonowy (Li-Ion) – rodzaj akumulatora elektrycznego, w którym jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla, a druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu pełnią złożone chemicznie sole litowe rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników. Akumulatory tego typu produkują 3,6 V na ogniwo. Technologia ta pozwala na skumulowanie dwa razy więcej energii niż w akumulatorach NiMH o tym samym ciężarze i wielkości. Efekt pamięci oraz efekt leniwej baterii nie występuje.

Zastosowanie akumulatorów litowo-jonowych[edytuj | edytuj kod]

Z racji tego, że akumulatory litowo-jonowe są jednymi z najlżejszych, są one stosowane przede wszystkim we wszelkiego rodzaju sprzęcie elektronicznym. Obecnie, najczęściej wykorzystuje się je w laptopach, telefonach komórkowych oraz innych urządzeniach przenośnych.

Od pewnego czasu rośnie także zainteresowanie użyciem dużych pakietów akumulatorów litowo-jonowych (zazwyczaj od 20 do nawet 100 kWh) w pojazdach elektrycznych. Wprowadzenie do produkcji samochodów i ciężarówek elektrycznych na skalę masową może w niedalekiej przyszłości wielokrotnie zwiększyć produkcję ogniw litowo-jonowych. Także producenci pojazdów z napędem hybrydowym coraz częściej zaczynają stosować ogniwa litowo-jonowe zamiast NiMH[1].

Ogniwa litowo-jonowe stosowane w pojazdach elektrycznych znacznie różnią się od tych stosowanych w sprzęcie elektronicznym. Różnice wynikają przede wszystkim z większych wymagań związanych z warunkami pracy oraz większą wymaganą trwałością, sięgającą nawet 10 lat. Ponadto pakiety wyposażone są w specjalne układy chłodzenia i ogrzewania, zapewniające optymalną temperaturę pracy. Ogniwa litowo-jonowe używane w pojazdach mogą być także szybko ładowane, zazwyczaj od 0 do 80% w 15-30 minut bez znaczącego wpływu na ich żywotność.

Przykładem wykorzystania, stosowanych w laptopach, ogniw litowo-jonowych typu 18650 (o najwyższej jakości oraz z dodatkowymi zabezpieczeniami) jest sportowy samochód elektryczny Tesla Roadster, w którym zastosowano aż 6831 ogniw[2]. Wielu producentów samochodów planuje jednak w swoich pojazdach użyć ogniw wielkoformatowych, o dużych pojemnościach np. Nissan Leaf[3]. Prawdopodobnie największe pakiety akumulatorów litowo-jonowych (nawet 280 kWh) są stosowane w ciężarówkach i ciągnikach siodłowych firmy Balqon Corporation[4][5].

Akumulatory litowo-jonowe są ostatnio stosowane także jako stacjonarne magazyny energii przy odnawialnych źródłach energii, które charakteryzują się znaczną niestabilnością pracy.

Innym, wciąż eksperymentalnym zastosowaniem akumulatorów litowo-jonowych jest lotnictwo.

Wskazówki przedłużające życie akumulatorów Li-ion[edytuj | edytuj kod]

  • Akumulatory Li-ion, w przeciwieństwie do akumulatorów NiCd czy NiMH, powinny być ładowane często i jak najszybciej po rozładowaniu. Jeśli jednak nie będą używane przez dłuższy okres, powinny zostać rozładowane do około 40%. W takim stanie akumulator ma znacznie wyższą żywotność. Jeżeli akumulator będzie przechowywany w stanie całkowitego rozładowania, może ulec uszkodzeniu[6].
  • Akumulatorów tego typu nie trzeba formować, w przeciwieństwie do starszych typów.
  • Należy ograniczyć lub nie używać wcale funkcji, które powodują pełne rozładowanie się baterii (spotykane w laptopach i telefonach komórkowych pracujących z bateriami niklowymi)[7].
  • Akumulator powinien być przechowywany w chłodnym miejscu. Nie powinien być jednak poddawany działaniu mrozu. Przechowywanie w wysokich temperaturach (np. w nagrzanym samochodzie lub w pobliżu grzejnika) przyśpiesza proces starzenia.

Uwaga[edytuj | edytuj kod]

Akumulatory Li-ion mogą wyciec, zapalić się lub wybuchnąć, jeśli zostaną nagrzane do wysokich temperatur. Nie należy ich przechowywać w samochodzie podczas upalnych i słonecznych dni. Zwarcie akumulatora może spowodować zapłon lub eksplozję. Nie należy również otwierać akumulatora. Akumulatory Li-ion zawierają urządzenia zabezpieczające, które, jeśli zostaną uszkodzone, również mogą spowodować, że akumulator zapali się lub wybuchnie. Ładowanie takiego akumulatora jest niebezpieczne. Podczas ładowania ogniwo (akumulator) rozgrzewa się co może doprowadzić do wybuchu.

Ładowanie[edytuj | edytuj kod]

Akumulatory litowo-jonowe muszą być ładowane 2-fazowo:

  1. ładowanie stałym prądem o wartości odpowiedniej dla danego ogniwa, aż ogniwo osiągnie 4,20 V
  2. ładowanie stałym napięciem 4,20 V, aż prąd spadnie do 50mA [8] (dla pewnych typów ogniw Li-ion o napięciu znamionowym 3,70 V napięcie ładowania wynosi 4,10 V na ogniwo), lub do założonego ułamka wartości (np. 2 do 10%) prądu płynącego w pierwszym etapie.

Nie należy rozładowywać ogniw Li-ion do napięcia niższego niż 2,75V [8] do 3,2 V na ogniwo[potrzebne źródło].

Przypisy