Lithiové akumlátory

Lithiové články se těší výborné pověsti. při stejné kapacitě mají jen poloviční hmotnost niklových typů a nejsou tak náročné na údržbu, neboť neznají paměťový efekt. Snesou však bohužel jen asi 300 až 500 nabíjecích cyklů, a navíc jsou až pětkrát dražší než jejich niklové protějšky. Nicméně pro mobilní zařízení, jako jsou notebooky či mobily, není už z praktických důvodů jiné volby.

Vnitřní odpor článků na bázi lithia leží mezi 150 a 200 mW, takže tyto články se příliš nehodí pro velké "žrouty" energie. Počet nabíjecích cyklů u nich nemá takřka žádný nepříznivý vliv na vnitřní odpor, lithiový akumulátor se však asi po dvou letech znehodnotí sám od sebe. Pak se jeho vnitřní odpor zdvojnásobí ať byl denně používán a dobíjen, nebo jen ležel ve skříni.

Li-Ion

Díky své vysoké energetické hustotě vytlačuje tento typ současné NiCd a NiMH články z mobilních přístrojů. Namísto niklu používá chemicky vysoce reaktivní a snadno vznětlivé lithium (viz obrázek). Kladná elektroda sestává většinou z lithiokobaltového oxidu, do jehož krystalové mřížky byly vpraveny ionty lithia. Sloučeniny uhlíku a grafitu, rovněž obsahující lithiové ionty, tvoří zápornou elektrodu - tato kombinace dává jmenovité napětí 3,6 V. Elektrolytem jsou agresivní organická rozpouštědla (propylen- nebo ethylenkarbonát) - pokud vyteče, hrozí poleptání pokožky či koroze uvnitř přístroje. Tomuto nebezpečí čelí většina výrobků uzavřením do stabilního kovového pláště. V obalu akumulátoru bývá zalit mikročip s potřebnými senzory, který zabraňuje přehřátí a roztržení v případě přebíjení článku.

Lithioiontové akumulátory pojmou při stejné velikosti asi třikrát více energie než klasické niklkadmiové a neznají ani paměťový efekt, ani "lenost". Tím je dána jejich velká přednost. Před nabíjením je není nutno úplně vybíjet. Za 24 hodin je u nich samovybíjení zanedbatelně malé, teprve po měsíci postrádají necelých 10 % energie. V laboratoři jsme měřili jejich vnitřní odpor: hodnota 200 až 250mW je poměrně vysoká, což znamená, že ani typ Li-Ion není vhodný pro spotřebiče s odběrem proudu o velké intenzitě. Jinak se článek silně zahřívá a napětí klesá. Také vysoká hustota energie není zadarmo - výrobní náklady jsou ve srovnání s typy NiCd a NiMH o 30 až 50 % vyšší.

O stárnutí lithioiontových článků výrobci svorně mlčí - dokonce na ně ani netisknou datum výroby. Důvodem je hlavní bolest tohoto řešení. Ať je používáte, nebo ne, asi po roce citelně ztrácejí kapacitu. Kvůli vysoké reaktivnosti lithia se totiž článek rozkládá sám od sebe a někdy už i po dvou letech může být nepoužitelný. V našem testu například dva roky starý akumulátor od firmy SmartBat vykázal jen 54 % proklamované kapacity.

Li-Polymer.

Lithiopolymerový akumulátor používá namísto tekutého elektrolytu pevný. Ten tedy nemůže vytéci, a článek proto nepotřebuje žádný masivní ochranný obal - stačí pokovená nebo hliníkem pokrytá umělohmotná fólie. Odpadá tu i jinak obvyklý separátor, neboť odstup elektrod zajišťuje přímo pevný elektrolyt.

Katoda sestává z oxidu lithia a kobaltu nebo lithia, niklu a kobaltu, do jehož krystalické mřížky byly vpraveny ionty lithia. Anodu tvoří sloučeniny grafitu. Stejně jako u typu Li-Ion je jmenovité napětí 3,6 V - identická je i technika nabíjení.

Lithiopolymerové akumulátory lze vyrobit extrémně ploché (o tloušťce jen několik milimetrů) a v libovolném tvaru - dají se dokonce v širokých mezích formovat a ohýbat. Díky tomu se vejdou do malých mobilů, miniaturních kamer, ultraplochých notebooků či PDA. Při plochém provedení se ochranný obvod často v přístroji umísťuje separátně.

V porovnání s typem Li-Ion je Li-Polymer při stejné kapacitě asi o 10 až 15% lehčí, ale o 10 až 20 % objemnější. Během času ztrácí kapacitu rychleji než článek Li-Ion, zato si lépe poradí s mrazem. I tak však od -15 °C začne proud dodávat "po kapkách".

Pozor na ležáky!

Drahé "high-end" mobily s lithiovým akumulátorem dostanete už po roce od data výroby skoro za babku. Buďte však opatrní - i při pouhém skladování se vysoce reaktivní lithium v akumulátoru mohlo rozložit; takový kus má často i jen 50 % původní kapacity a je zralý na recyklaci. Má-li pak telefon řádně sloužit, musíte mu koupit Li-Ion nový - k ceně mobilu si tak připočítejte dalších minimálně tisíc korun. A jsme znovu u téhož problému. Pozor na ležáky! Aby se snadněji zbavili starého zboží, netisknou výrobci akumulátorů datum výroby na obal, ale pouze jej kódují ve výrobním čísle - jak, to se nedozvíte. Nechte si proto od prodejce písemně potvrdit, že zakoupený akumulátor není starší než šest měsíců. Vyplatí se to!

Šetřte nabíjením!

Li-Ion články snesou jen asi 300 až 500 nabíjecích cyklů, pak jejich kapacita poklesne a je s nimi konec. Chcete-li tedy takový článek udržet dlouho "fit", měl by být nabíjen pokud možno zřídka - což v praxi znamená vždy až po úplném vyprázdnění. I když jen chvilku dobíjíte skoro nabitý článek, počítá se to jako celý nabíjecí cyklus, o nějž jste právě svému zdroji energie zkrátili život. Pokud používáte pro jeden přístroj dva akumulátory, měli byste je pravidelně střídat - rozpůlením počtu nabíjecích cyklů jim "funkční období" značně prodloužíte.

Lithiový článek v mobilu.

Když si přinesete nový mobilní telefon s Li-Ion akumulátorem, v žádném případě jej hned bezmyšlenkovitě nezapínejte. Než přístroj poprvé uvedete do provozu, předem akumulátor plně nabijte. Díky "iniciačnímu" nabití si článek lépe zachovává svou kapacitu a vydrží déle. Nebudete-li akumulátor po dobu více týdnů používat, uložte jej do chladničky při teplotě 5 až 8 °C - samozřejmě nikoli do mrazáku!

Očekávaná životnost lithiového akumulátoru při pokojové teplotě je asi tři roky - ať už je používán, nebo ne. Důvodem je skutečnost, že lithiová elektroda a elektrolyt se časem pomalu "požírají". Tím se zmenšuje účinná plocha elektrody, roste vnitřní odpor a při vysokém proudovém zatížení poklesne napětí akumulátoru - přístroj se v důsledku toho už po několika minutách provozu vypne.

V některých noteboocích se stává, že nedostatečným chlazením vzniká mnoho tepla, které zahřívá také akumulátor až na 50 °C. Vysoká teplota urychluje rozkladný proces v akumulátoru, který pak kapituluje dříve, než by se očekávalo. Lithiové články uskladněné při 50 °C ztratí už po šesti měsících asi třetinu kapacity a po jednom roce budete vděční za polovinu kapacity. Pokud tedy svůj notebook často napájíte ze sítě, můžete u některých modelů vyjmout akumulátor. Zůstane tak chladný, nebude trvale nabíjen a vydrží vám třeba i dvakrát déle. Ovšem ne všechny modely se tak zahřívají. Proto přihlédněte ke stavu svého notebooku a zvažte nutnost této operace.

U přenosných přístrojů, které nově přicházejí na trh, se často stává, že se vypínají předčasně, takže nemají k dispozici plnou kapacitu akumulátoru. Například 3,6 voltový lithiový akumulátor v mobilním telefonu se smí vybíjet až na 3,0 V - teprve pak je prázdný. Pokud však telefon vypne už při 3,3 V, zbude v akumulátoru asi 30 % nevyužité kapacity. Jestliže i váš přístroj vypíná zřetelně dříve, než je uvedeno v jeho technických datech, mohl by pomoci update firmwaru, který předčasnému vypnutí zabrání. Pro update je nejlepší navštívit autorizovaný servis, kde vám ho provedou. Někteří výrobci mají firmware k dispozici na internetu. Nicméně v domácích podmínkách by měli update firmwaru provádět jen opravdu zkušení uživatelé.

Jestliže se váš mobil při přihlašování do telefonní sítě neočekávaně vypíná, ačkoliv má plně nabitý akumulátor, na vině budou nejspíše zašpiněné nebo zoxidované kontakty. Přihlašování do sítě totiž krátkodobě vyžaduje vysoké proudy, což při špatných kontaktech může mít za následek "zhroucení" napájecího napětí. Vyjměte z přístroje akumulátor, jeho kontaktní plošky opatrně očistěte kancelářskou mazací gumou a pak na ně nastříkejte trochu spreje na kontakty. Nechte jej pár minut působit a rozpuštěné nečistoty poté setřete hadříkem na čištění brýlí. Po tomto zákroku by vám mobil měl zase sloužit bez výpadků.

Pokud lithiový akumulátor není několik týdnů či měsíců používán, měl by být správně uskladněn, jinak se zbytečně ničí. Než jej uložíte, dbejte na to, aby byl přibližně z poloviny nabit - indikátor baterie na mobilu či notebooku by měl při zatížení (tj. během rozhovoru nebo při zápisu na pevný disk) ukazovat asi 40 až 50 %. Zabráníte tak hlubokému vybití, které akumulátoru při dlouhé nečinnosti hrozí. Pak jej vyjměte z přístroje a uložte při teplotě 5 až 15 °C (například ve sklepě); tím zajistíte, že chemické procesy mezi elektrolytem a lithiovou elektrodou budou probíhat co nejpomaleji. Dříve než pak akumulátor znovu uvedete do provozu, úplně jej v přístroji dobijte.

Zdroj: Chip 7.2004