Lítiumion-akkumulátor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
1000 mAh Lítium-ion akkumulátor
Hengeres cella zárás előtt (18650)

A lítiumion-akkumulátor vagy Li-ion-akkumulátor hordozható készülékekben történő használatra kifejlesztett villamosenergia-forrás.

Felépítése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A lítiumion-technológia a nevét onnan kapta, hogy a töltés tárolásáról lítiumionok gondoskodnak, amelyek töltéskor a negatív, szénalapú elektródához, kisütéskor pedig a pozitív fém-oxid-elektródához vándorolnak. Az anódot és a katódot elválasztó elektrolit LiPF6, vagy újabban a kevésbé korrodáló LiBF4, általában folyékony, szerves oldat formájában.

Az újratölthető lítiumion-akkumulátorok élettartama véges, a folyamat kémiai jellegéből adódóan: egy töltésciklust jelent, mikor az akkumulátor lemerül, tehát 100%-osan elhasználják a kapacitását. De ha félig lemerül az akkumulátor, s újratöltés után másnap ismét így tesz, akkor ez is egy töltésciklust jelent. Minden alkalommal, mikor elhasznál egy töltésciklust, kissé csökken az akkumulátor kapacitása. A notebookhoz készített Li-ion-akkumulátoroknak általában 300 teljes töltésciklus után már kevesebb mint 80%-os a kapacitásuk.

Katódok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Anyaga Átlagos fesz. Kapacitás/súly
LiCoO2 3,7 V 140 mAh/g
LiMnO2 4,0 V 100 mAh/g
LiFePO4 3,3 V 170 mAh/g
Li2FePO4F 3,6 V 115 mAh/g

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Li-ion-akkumulátor létrehozásával először M. S. Whittingham foglalkozott az 1970-es években. Ezek még költséges titán-szulfid-katódot és fémes lítiumanódot tartalmaztak. A fémes lítium kisebb üzemzavar hatására is hajlamos volt villámsebesen felforrósodni, és ez az akkumulátor felrobbanásához vagy elolvadásához vezetett.

A veszélyek ellenére több gyártó is belefogott a Li-ion-akkumulátorok fejlesztésébe, mivel ennek a típusnak a legnagyobb a kapacitása – a NiCd-akkukénak kétszerese – és cellafeszültsége. Használható formában a Bell Labsnál a nyolcvanas években sikerült ilyen akkumulátorokat előállítani grafitanód alkalmazásával.

Kereskedelmi bevezetését a John Goodenough által vezetett kutatócsoport munkája tette lehetővé, amely a katódot többrétegű lítium-kobalt-oxid anyaggal valósította meg. Erre alapozva az első lítiumion-akkumulátorokat a Sony jelentette meg 1991-ben.

1989-ben Arumugam Manthiram és John Goodenough kimutatták, hogy a polianiont - például szulfátot - tartalmazó katódok nagyobb feszültséget állítanak elő az oxidos változatoknál.

1996-ban Padhi és Goodenough megállapították, hogy a lítium-vas-foszfát (LiFePO4) és néhány rokon vegyülete is megfelelő katódnak.

Előnyei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Mivel a lítium a legkönnyebb fém, így az ebből készült akkumulátorok sokkal könnyebbek a nikkelalapúaknál és tartósabbak is.
  • Nincs memóriaeffektus: egyáltalán nem képződnek kristályok az akkumulátorban, így nem kell gondot fordítani a rendszeres tréningeztetésre. Sőt, a Li-ion-akkumulátorok nem is szeretik igazán, ha teljesen kisütik őket.
  • A Ni-MH-technológiához hasonlóan ezek az akkuk is nagyon kevés mérgező anyagot tartalmaznak.
  • Lassan veszíti el a töltését.
  • Mivel még a kimerült cella is képes legalább 3 V-ot szolgáltatni az 1-1,25 V-os NiCd-, illetve NiMH-akkumulátorokkal szemben (teljesen feltöltött állapotban mintegy 4 V a cellafeszültség), egyetlen cellával táplálható a legtöbb modern mobiltelefon.
  • Az egyetlen cellából épített akkumulátor esetén nem kell számolni a rosszul párosított vagy gyári hibás cellákból eredő, valamint az egyenetlen elöregedés okozta problémákkal.

Hátrányai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Túltöltés vagy a névlegesnél magasabb feszültséggel való töltés esetén hő fejlődik, ami az akku felrobbanásához is vezethet.[1]
  • Az akkumulátornak védőáramkörökre van szüksége.
  • Öregedési és elhasználódási probléma, hasonlóan a nikkel alapú akkumulátorokhoz (A 40% töltöttségi szint körüli, hideg (kb. 0°C), száraz helyen való tárolás lassítja az öregedési folyamatot.)[2]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Források, külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]