Czym jest akumulator litowo-jonowy?
W najpopularniejszej encyklopedii internetowej znajdziemy taką definicję: "akumulator elektryczny, w którym jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla, a druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu stanowi ciecz zawierająca sole litowe rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników lub ciało stałe." (https://pl.wikipedia.org/wiki/Akumulator_litowo-jonowy).
Według innego źródła jest to jeden z najszerzej dzisiaj stosowanych typów akumulatora elektrycznego, a jego nazwa pochodzi od zasady działania. Przy rozładowywaniu baterii jony litu przechodzą z anody (elektrody ujemnej) przez elektrolit do katody (elektrody dodatniej), zaś podczas jej ładowania jony poruszają się w odwrotną stronę (https://e-magazyny.pl/baza-wiedzy/baterie-litowo-jonowe).
Trzeba wyraźnie zaznaczyć, że ogniwo nie jest synonimem baterii, ale jej częścią składową – akumulatory li-ion mogą zawierać nawet kilka tysięcy ogniw.
Charakterystyka akumulatorów litowo-jonowych
Warto zapoznać się z parametrami dotyczącymi baterii li-on, aby łatwiej wybrać odpowiedni produkt do danego zastosowania. Oto ważniejsze z nich:
- • pojemność: oznacza ilość ładunku możliwą do zmagazynowania w baterii, wyrażana w amperogodzinach (Ah) i jednostkach pochodnych,
- • żywotność: podaje liczbę cykli ładowania i rozładowania, po których pojemność akumulatora zmniejsza się poniżej określonej wartości,
- • sprawność akumulatora litowo-jonowego: ilość energii możliwej do pozyskania z niego w stosunku do energii dostarczonej przez ładowanie, podawana w %,
- • stan zużycia (skrót SoH): procentowa relacja maksymalnego naładowania baterii do pojemności znamionowej, spada wraz z liczbą cykli ładowania i rozładowania,
- • stan naładowania (SoC): aktualny poziom naładowania w stosunku do pojemności całkowitej akumulatora, podawany także w procentach,
- • głębokość rozładowania (DoD): procentowy poziom rozładowania baterii, należy uważać, aby nie przekraczać wartości określonej przez producenta, gdyż skraca to żywotność akumulatora.
Główną zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest ich waga, mniejsza niż innych rodzajów tych produktów. Można w nich zmagazynować znacznie więcej energii, niż w akumulatorach NiMH tego samego rozmiaru i ciężaru. Nie występuje w nich też tzw. efekt pamięci, czyli faktyczne bądź pozorne zmniejszenie pojemności wskutek tylko częściowego rozładowania albo zbyt długiego ładowania. Jeszcze jednym atutem jest ich niskie samorozładowanie, czyli utrata poziomu naładowania, gdy nie są użytkowane.
Nasz sklep Hartmann Tresore oferuje szafy na akumulatory litowo-jonowe. Można wybrać szafę jedno- lub dwudrzwiową, jak też specjalną osłonę przenośną umożliwiającą składowanie akumulatorów w przestrzeni magazynowej.
Może Cię jeszcze zainteresować:
Obszary wykorzystania baterii li-ion
Wiemy już o zastosowaniu akumulatorów litowo-jonowych jako ekonomicznego źródła zasilania laptopów i notebooków, telefonów komórkowych i tabletów. Jednak oprócz nich baterie takie wykorzystuje się w przenośnych urządzeń medycznych, np. rozrusznikach serca, aparatach słuchowych i defibrylatorach.
Innym polem użytkowania są urządzenia UPS, dzięki którym szpitalny sprzęt medyczny, komputery i serwery mają zabezpieczone zasilanie w wypadku usterki sieci elektrycznej.
Niestabilne ceny benzyny i oleju napędowego, pobudki ekologiczne i rosnąca ilość stacji ładowania sprzyjają rozwojowi rynku pojazdów elektrycznych. Stosowane tutaj baterie litowo-jonowe są trwalsze niż te w innych urządzeniach (nawet do 10 lat) i przystosowane do warunków pracy poprzez układy chłodząco-grzejące. Można je również szybko naładować, co nie wpływa istotnie na żywotność. Co ciekawe, pojawiają się nawet łodzie i jachty wykorzystujące do zasilania akumulatory li-ion.
Mniej znane zastosowanie omawianych baterii to magazyny energii, niezbędne w działaniu instalacji OZE, tj. odnawialnych źródeł energii. Takie zasobniki umożliwiają przekazywanie energii do sieci w razie potrzeby i gromadzenie jej nadmiaru.
Jak można wydłużyć żywotność akumulatorów?
Dobrym nawykiem jest dbanie o trwałość użytkowanych baterii pamiętając o kilku wskazówkach. Należy je ładować możliwie najszybciej po rozładowaniu i dość często. O ile nie będziemy z nich korzystać przez dłuższy czas, rozładujmy je do ok. 40 % – taki poziom zapewni im dużo większą żywotność. Nie powinno się zaś trzymać akumulatorów li-ion zupełnie rozładowanych, gdyż mogą się uszkodzić.
Zaleca się ograniczyć albo wręcz nie używać funkcji skutkujących całkowitym rozładowaniem baterii. Można je znaleźć w laptopach i telefonach komórkowych zasilanych akumulatorami niklowymi.
Baterie litowe należy przechowywać w chłodnym otoczeniu, lecz nie powinno się ich narażać na temperaturę zbyt niską (poniżej 0 °C) ani zbyt wysoką, jak choćby pozostawiając je blisko źródła ciepła czy w nagrzanym aucie.
Zakresem temperatury najlepiej odpowiadającym akumulatorom jest 10 – 25 °C. Nie ryzykujmy ich ładowania w otoczeniu poniżej 5 albo ponad 30 °C, gdyż może to spowodować uszkodzenie ogniw czy nawet zapłon, nie mówiąc już o utracie gwarancji.
Minusy baterii litowo-jonowych
Wcześniej poznaliśmy kilka jego zalet, ale czy bateria jonowo-litowa ma jakieś wady? Omówię tu dwa zagrożenia związane z użytkowaniem tego rodzaju zasilania. Z ich powodu produkty te poddaje się wielu badaniom, symulacjom i sprawdzianom, zanim będą dopuszczone do obrotu handlowego. Jako użytkownicy nie ustrzeżemy się raczej wad produkcyjnych, ale powinniśmy właściwie przechowywać i eksploatować akumulatory oraz chronić je przed uszkodzeniem.
Przeczytaj: Szafa na akumulatory litowo-jonowe – czyli jak bezpiecznie przechowywać ten rodzaj nośników energii
Czy baterie "paluszki" mogą się zapalić? Nie radzimy tego sprawdzać... Bateria litowa czy litowo-jonowa może się rozszczelnić albo samoczynnie zapalić, jeśli nagrzeje się ją do odpowiednio wysokiej temperatury. Dzieje się to wskutek tzw. niestabilności cieplnej – swoistej reakcji łańcuchowej, która skutkuje wyparowaniem elektrolitu, potem wzrostu ciśnienia i wydostania się gazów łatwopalnych na zewnątrz akumulatora. Zjawiska tego nie da się zatrzymać, a ponieważ ogniwa baterii leżą obok siebie, nagrzanie się jednego z nich powoduje wzrost temperatury kolejnych. Palące się akumulatory jest bardzo trudno opanować, nierzadko można tylko zabezpieczyć otoczenie przed rozszerzaniem się ognia.
Drugim zagadnieniem jest ryzyko wybuchu baterii, gdy uszkodzi się strukturę elektrolitu albo ładuje się baterię nadmiernym prądem. Przyczyną wybuchu może być też nieprawidłowe ładowanie powodujące przekroczenie dozwolonego napięcia, a później obniżenie pojemności użytkowej akumulatora. Podobny skutek niesie ze sobą składowanie baterii li-ion przez dłuższy okres bez użytku – przy ich ponownym wykorzystaniu można je niechcący przeładować.
Jest jeszcze aspekt ekologiczny dotyczący produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Potrzebne do niej metale rzadkie pozyskuje się głównie w ubogich krajach Ameryki Południowej i Demokratycznej Republice Konga. Wydobycie litu powoduje większe zużycie wody w jednym z najsuchszych obszarów światach, jakim są Andy. Ludność, przeważnie rolniczą, zmusza się przez to do zmiany miejsca zamieszkania. W Kongu natomiast dochodzi do zanieczyszczania wody związkami siarki i powstawania pyłu z metalami toksycznymi, co staje się niebezpieczne dla mieszkańców i zwierząt.
Korzystajmy więc z baterii litowych rozsądnie i ekologicznie pamiętając, że nie można wyrzucać ich do śmieci komunalnych ani odpadów segregowanych. Trzeba je przekazywać certyfikowanym firmom zajmującym się utylizacją ogniw, zwłaszcza że można z nich odzyskać znaczną większość cennych surowców: kobaltu, litu i grafitu.
