Wynalezione na przełomie XIX i XX wieku akumulatory niklowo-kadmowe przez wiele lat zajmowały się prawie wyłącznie zagadnieniami zasilania w energię przenośnej elektroniki. Są one nadal spotykane do dziś, więc logiczne jest rozpoczęcie z nimi prac nad typami baterii.

Akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd)

Strukturalnie akumulatory tego typu składają się z elektrod dodatnich i ujemnych oddzielonych separatorem. Te z kolei zanurzone są w alkalicznym elektrolicie, a wszystko to „pakowane” w szczelną metalową obudowę. Elektroda dodatnia zawiera wodorotlenek niklu, a elektroda ujemna zawiera kadm, metal ciężki o zwiększonej toksyczności. W rzeczywistości „trująca” natura kadmu posłużyła jako bodziec do wypierania tych baterii przez inne typy baterii.

Ze względu na możliwość dostarczenia najwyższego prądu obciążenia, akumulatory Ni-Cd są
prawie niezastąpione rozwiązanie dla szybkich elektronarzędzi.

Akumulatory niklowo-kadmowe są tanie w produkcji i bardzo niezawodne, gdy są odpowiednio konserwowane. Jednak „pamiętają” pozostały poziom naładowania. W ten sposób objawia się „efekt pamięci”. Jego istota sprowadza się do tego, że ponowne rozładowanie niecałkowicie rozładowanego akumulatora możliwe jest tylko do linii, z której rozpoczęto ładowanie akumulatora. Aby uniknąć tego zjawiska, wystarczy przestrzegać prostej zasady: ładować tylko całkowicie rozładowane akumulatory niklowo-kadmowe.

Dobrze wiedzieć! Akumulatory Ni-Cd zaczynają pracować na deklarowanych parametrach z pełną mocą po „nagromadzeniu”, tj. muszą najpierw zostać „przeszkoleni” poprzez wykonanie 3-5 cykli ładowania i rozładowania.
Zalety technologii: Wady technologii:
duża liczba cykli rozładowania-ładowania przy odpowiedniej konserwacji; „efekt pamięci”;
możliwość dostarczania wysokich prądów obciążenia; wysoki poziom samorozładowania (do 8-10% w pierwszym dniu);
szybkie ładowanie przy minimalnym stresie; stosunkowo niska energochłonność właściwa;
doskonała wydajność w temperaturach ujemnych; materiały toksyczne;
długi okres trwałości (w tym w stanie rozładowanym); zwiększone wymagania dotyczące warunków pracy.
niska cena.

We współczesnych realiach baterie niklowo-kadmowe są rzadkością. Najczęściej można je zobaczyć na pokładzie elektronarzędzia, ponieważ akumulatory tego typu najlepiej nadają się do pracy z dużymi prądami rozładowania i ładowania.

Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (Ni-Mh)

Akumulatory Ni-Cd zostały zastąpione bardziej przyjaznymi dla środowiska i bezpieczniejszymi akumulatorami niklowo-wodorkowymi, oznaczonymi jako Ni-Mh. Wchłonęły to, co najlepsze z poprzedniej technologii i „pompowały” w inny sposób. Jako katodę wykorzystują tlenek niklu, a jako anodę elektrodę z wodorku metalu. Elektrolit jest alkaliczny.

W oparciu o technologię Ni-Mh stworzono w szczególności profesjonalistów od odłączania akumulatorów – baterie Panasonic Eneloop.

Nie wnikając w zawiłości procesów chemicznych zachodzących we wnętrzu, warto zauważyć, że akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są mniej podatne na „efekt pamięci”, charakteryzują się również dużą stabilnością napięcia roboczego – nie spada ono aż do bateria jest całkowicie rozładowana. Przy podobnych rozmiarach z akumulatorami Ni-Cd, właściwa pojemność energetyczna ich następców jest kilkakrotnie wyższa, ale wartość samorozładowania akumulatorów Ni-Mh, przeciwnie, wzrosła.

Zalety technologii: Wady technologii:
trzecia większa pojemność właściwa; zwiększone samorozładowanie;
mniej podatny na „efekt pamięci”; podczas ładowania wytwarza się dużo ciepła;
użycie nietoksycznych materiałów; pojemność robocza spada po 200-300 cyklach ładowania;
doskonała wydajność w temperaturach ujemnych; wrażliwe na przeładowanie;
długi zasób; głębokie rozładowania skracają żywotność.
proste wymagania dotyczące przechowywania i transportu.

Najczęściej technologia wykorzystuje akumulatory w formatach „palec” i „mały”, które można następnie wykorzystać w dowolnych kompatybilnych urządzeniach. W szczególności cieszące się złą sławą akumulatory Panasonic Eneloop są zbudowane na bazie niklowo-metalowo-wodorkowej.

Nikiel był również używany do tworzenia mniej popularnych akumulatorów typu Ni-Fe(żelazo-nikiel), Ni-Zn(nikiel-cynk) i Ni-H(nikiel-wodór).

Kolejnym krokiem w rozwoju akumulatorów była integracja z masą technologii litowo-jonowej do budowy akumulatorów.

Popularne baterie AAA

Akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion)

Lit, jako najlżejszy z metali, ma najwyższy potencjał elektrochemiczny i zapewnia najwyższą gęstość energii. Jednak w swojej „czystej” postaci charakteryzuje się niestabilnością zachowania, dlatego ryzyko zapłonu powstałych na jego bazie akumulatorów jest wysokie. W związku z tym postawiono na bezpieczniejsze niemetaliczne baterie litowe na bazie jonów litu.

Oznakowanie Li-Ion można zobaczyć na obudowach lwiej części baterii do urządzeń mobilnych.

Baterie tego typu są odpowiednikami niklu dla większości pozycji programu. Ich gęstość energetyczna jest 2-3 razy większa niż akumulatorów Ni-Cd, a „efekt pamięci” jest zupełnie niewidoczny na pierwszy rzut oka. Akumulator litowo-jonowy można ładować niezależnie od pozostałych rezerw energii w zbiornikach.

Zalety technologii: Wady technologii:
wysoka pojemność właściwa; strach przed ujemnymi temperaturami;
wysoka gęstość prądów ładowania; ograniczona liczba cykli ładowania-rozładowania;
wyjątkowo niski poziom samorozładowania; do bezpiecznej pracy wymagany jest kontroler;
brak „efektu pamięci”; bateria podlega starzeniu;
długi zasób operacyjny; wysoka cena.
możliwość tworzenia baterii o dowolnym kształcie i rozmiarze.

Baterie oparte na technologii litowo-jonowej są wszędzie - można je znaleźć w telefonach komórkowych, tabletach, gadżetach do noszenia w stylu smartwatchy, laptopach, aparatach fotograficznych itp.

Krokiem w kierunku rozwiązania problemów bezpieczeństwa podczas ładowania-rozładowania akumulatorów Li-Ion było opracowanie nowej generacji akumulatorów, oznaczanej oznaczeniem Li-Pol.

Popularne telefony z dużymi bateriami

Akumulatory litowo-polimerowe (Li-Pol)

Kluczową różnicą między akumulatorami litowo-polimerowymi a ich odpowiednikami z rodzaju Li-Ion jest zastosowanie suchego, stałego elektrolitu polimerowego. Dzięki temu możliwe stało się złożenie baterii w obudowie o dowolnej grubości, niekoniecznie z metalowej skorupy. Aktywne wprowadzanie technologii w życie jest utrudnione przez niską przewodność elektryczną w temperaturze pokojowej.

Technologia Li-Pol jest w pełni wykorzystywana przez „powerbanki”.
Smartfony, tablety i inne przenośne gadżety nie korzystają z „czystej” baterii Li-Pol, a rodzaj hybryd. Jako elektrolit wykorzystują substancję podobną do żelu z jonami litu.
Zalety technologii: Wady technologii:
może przybrać dowolną formę; strach przed ujemnymi temperaturami;
wysoka pojemność właściwa i gęstość energii; wysoka rezystancja wewnętrzna w temperaturze pokojowej;
niski prąd samorozładowania; do bezpiecznej pracy wymagany jest kontroler;
brak „efektu pamięci”; podatność na degradację podczas długotrwałego przechowywania;
długa żywotność. wysoka cena.

Przyszłość widziana jest właśnie za akumulatorami Li-Pol. Jednak akumulatory nowych formatów są już gotowe do poważnej rywalizacji z nimi: Li-O2, Li-S i inne, które krótko opisano poniżej.

Co będzie w przyszłości?...

W przeważającej części „podłoże” litowe zostało przyjęte jako podstawa do opracowania „idealnego” akumulatora:

  • Li-O2 - akumulatory litowo-powietrzne. W elektrolitach takich akumulatorów zamiast tlenków metali wykorzystuje się węgiel, który w reakcji z powietrzem wytwarza prąd elektryczny. Akumulatory Li-O2 nie lubią kontaktu z wilgocią, ponadto po pewnej liczbie cykli ładowania-rozładowania pogarszają się ich wskaźniki wydajności. Technologia ta posłużyła również jako podstawa do stworzenia baterii litowo-tlenowych z nanocząsteczkami, które zawierają jony litu, a właściwie tlen. Jednak póki jest jeszcze bardziej „surowy”.
  • Li-S - akumulatory litowo-siarkowe imponują podwojoną energochłonnością i długą żywotnością (ponad 1500 cykli ładowania-rozładowania). Umieszczanie tego typu baterii na przenośniku utrudnia kwestia utylizacji toksycznych związków siarki.
  • Akumulatory litowo-nanofosforanowe z zawartymi w składzie nanocząsteczkami są w stanie zapewnić wysoki współczynnik ładowania i duży prąd wyjściowy. Ich aktywny rozkład utrudniają duże gabaryty akumulatorów i nierozwiązane problemy z „ładowarkami”.

Spośród baterii innych formatów dużym zainteresowaniem cieszą się baterie fluorkowo-jonowe. Aniony fluoru biorą udział w przenoszeniu ładunku między katodą a anodą. Pojemność takich akumulatorów może być dziesięciokrotnie większa niż akumulatorów Li-Ion, ale poważną przeszkodą w ich mocnej pozycji jest możliwość pracy wyłącznie w wysokich temperaturach.

Najszerszą obecnie dystrybucją we wszystkich typach pojazdów autonomicznych są akumulatory litowo-jonowe, które stawiają przede wszystkim na kompaktowość i ergonomię.

Popularne powerbanki
Przeczytaj także:
Bez czekania na głód: TOP 5 multicookerów z funkcją szybkowaru
Mniej czasu w kuchni, więcej czasu dla siebie.
Samochodowe centrum rozrywki multimedialnej: radia samochodowe TOP-5 2DIN
Odbiorniki multimedialne „kaliber” 2DIN ze zrównoważonym dźwiękiem i wieloma przydatnymi opcjami dodatkowymi.
Zmywarka to główny pomocnik: TOP 5 narożnych zlewozmywaków granitowych do domowej kuchni
Popularne zlewozmywaki granitowe do kuchni narożnych i prostych.
Zlewozmywaki granitowe odwracalne TOP-5 z ociekaczem do suszenia naczyń
Idealna symbioza: zlewozmywaki granitowe pod blat z kamienia lub postformowane w dowolnym kolorze.
Przybieramy na wadze i mięśnie: TOP 5 najlepszych gainerów
Suplementy sportowe, które pomogą Ci przybrać na wadze i/lub zastąpić wiele posiłków.