Jakie są rodzaje akumulatorów bateryjnych i czym się różnią?

Na rynku znajdziemy jednak kilka rodzajów akumulatorów, które znacząco różnią się od siebie. Postanowiliśmy razem z firmą Green Cell przyjrzeć się im bliżej i wyjaśnić wam poszczególne różnice, a także przybliżyć wady i zalety każdego z nich!

Akumulator czyli tak naprawdę co?

Zacznijmy od tego czym tam naprawdę jest akumulator. Jest to odwracalne ogniwo galwaniczne służące do magazynowania energii elektrycznej w postaci energii chemicznej. Mówiąc prościej w urządzeniu tym podczas ładowania zachodzą odwracalne przemiany chemiczne (różniące się w zależności od typu akumulatora). To właśnie te przemiany są źródłem energii elektrycznej, której tak bardzo potrzebujemy. Następnie korzystając z akumulatora powodujemy jego rozładowanie, a związki chemiczne wracają do swojego pierwotnego stanu i sam proces może być powtórzony po raz kolejny. Nazwy poszczególnych typów akumulatorów bateryjnych zostały utworzone od skrótów związków chemicznych, które przede wszystkim biorą udział w reakcji chemicznej.

Akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd)

Baterie niklowo-kadmowe cechują się dużą gęstością energii w stosunku do masy, niskim współczynnikiem samorozładowania oraz wydłużoną żywotnością (około 1500 cykli). Co więcej mogą one pracować w szerokim zakresie temperatur (od -20°C do nawet 50°C), a dodatkowo w niskich temperaturach cechują się bardzo dobrą wydajnością. Jeśli akumulatory NiCd są tak dobre to dlaczego nie stosujemy tylko tego typu baterii? Głównym problemem jest efekt pamięci, który zmusza nas do formatowania takiego ogniwa aby zachowało ono swoje właściwości. Jednocześnie cechują się one mniejszą pojemnością na jednostkę objętości niż NiMH czy Li-Ion. Jednak największą wadą akumulatorów niklowo-kadmowych jest fakt, że zawierają one toksyczne związki kadmu, które mogą być niebezpieczne dla naszego zdrowia.

Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH)

Pierwszą, a może i najważniejszą, zaletą akumulatorów niklowo-wodorkowych, w porównaniu do niklowo-kadmowych, jest to, że nie zawierają one toksycznego kadmu. Baterie NiMH cechują się wysoką gęstością energii oraz znacznie większą pojemnością w porównaniu z NiCd (nawet 2-3 razy większa). Akumulatory mogą być używane w temperaturze od -10°C do 40°C. Koszt zakupu baterii NiMH jest jednak znacznie wyższy niż NiCd. Co więcej ogniwa te posiadają dużo krótszy czas samorozładowania oraz zdecydowanie krótszą żywotność (300-500 cykli).

Akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion)

Ten typ akumulatorów najczęściej możemy spotkać w naszych smartfonach. Cechują się one jeszcze większą gęstością energii niż NiMH czy NiCd oraz brakiem efektu pamięci. Tak naprawdę możemy nazwać baterie te całkowicie bezobsługowymi przez użytkownika. W zależności od zastosowania możemy znaleźć różne odmiany takich akumulatorów, na przykład takie o większej wydajności prądowej. Zaletą jest także niski poziom samorozładowania oraz to, że w większości przypadków akumulatory te są w pełni sprawne przez ponad 500 cykli.

Co z wadami? Tych oczywiście także nie brakuje. Akumulatory litowo-jonowe wymagają zastosowania szeregu zabezpieczeń w celu bezpiecznego ładowania i rozładowywania. W momencie gdy ulegną uszkodzeniu lub będą użytkowane niezgodnie z przeznaczeniem mogą być niebezpieczne dla użytkownika czy otoczenia (na przykład poprzez samozapłon). Baterie Li-Ion są jednak droższe w produkcji, a ich transport jest utrudniony.

Akumulatory litowo-polimerowe (Li-Po)

Baterie litowo-polimerowe dzięki swoim właściwością znalazły zastosowanie między innymi w dronach. Są one cienkie, giętkie oraz, poprzez brak konieczności wykorzystywania metalowej obudowy, lżejsze. Jeśli chodzi o żywotność to Li-Pol powinien utrzymywać swoje parametry przez około 300-500 cykli. Koszt produkcji tego typu baterii jest zbliżony do litowo-jonowych, ale cechują się one niższą gęstością energii.

Jak będzie wyglądać przyszłość baterii?

Stwierdzenie, że światem technologii i elektroniki rządzą baterie wydaje się wyjątkowo trafne. Otrzymujemy coraz to lepsze procesory, szybsze pamięci czy dyski, mocniejsze silniki w samochodach, a rozwój technologii dotyczących akumulatorów wydaje się być dużo wolniejszy. Niemniej jednak prędzej czy później naukowcy muszą opracować coś co będzie rewolucją w temacie baterii. I tak naprawdę to odkrycie może być momentem gdy inne części świata technologii zaczną rozwijać się jeszcze szybciej. Już teraz mówi się o ogniwach wykorzystujących grafen czy zastąpieniu płynnego elektrolitu czy polimeru przy pomocy szkła. Na tę chwilę wszystkie te pomysły są w fazach prototypowych i ciężko powiedzieć ile z nich faktycznie trafi na rynek jako gotowa technologia czy produkt. Pozostaje nam uzbroić się w cierpliwość!

Tekst  płatny. Powstał przy współpracy ze specjalistami z firmy Green Cell

Sprawdź pozostałe artykuły na temat zasilania

• Czy trzeba formować (formatować) baterię w nowym smartfonie? Wyjaśniamy mity!
• W jaki sposób ładować baterię, żeby zachowała ona najdłuższą żywotność?
• Po jakim czasie pojemność baterii spada?