Lithium-iontová technologie je všude kolem nás, najdete ji v mobilech, počítačích, nářadí, a dokonce i v automobilech. Bez ní byste auto totiž vůbec nenastartovali. Možná víte, kde ji najdete, ale jak přesně funguje? V článku vám to objasníme, a zároveň vysvětlíme, jaký je rozdíl mezi akumulátorem a běžnou baterií.
Co je to akumulátor?
Akumulátor je zařízení, které v průběhu nabíjení umí přijímat elektrickou energii z vnějšího zdroje a ukládat ji. Představuje klíčovou součást mnoha elektrických zařízení a systémů, najdete ho tak například v mobilních telefonech, automobilech, akumulátorových nářadích a dalších zařízeních.
Například díky akumulátoru v autě můžete při stání používat světla a ventilaci, a také startovat motor. Je zkrátka nedílnou součástí našeho každodenního života.
Jaký je rozdíl mezi akumulátorem a běžnou baterií?
I když se termíny „akumulátor“ a „baterie“ někdy používají zaměnitelně, existuje mezi nimi rozdíl. Běžné baterie v sobě uchovávají energii pouze na jedno použití, nedají se tedy dobíjet. Elektrochemická reakce, která v nich probíhá, je proto nevratná. Zatímco v akumulátorech vzniká vratná elektrochemická reakce, můžeme je využívat víckrát, umí totiž uchovávat energii opětovným dobíjením.
Hlavním prvkem akumulátoru je sekundární článek, kterému se říká také akumulátorový článek. Pokud tento článek obsahuje veškeré prvky v souladu s příslušnými normami, pak se nazývá akumulátorem. Baterii s jedním nebo více akumulátorovými články tak označujeme jako akumulátorovou baterii.
Typy akumulátorů
Dříve používané nikl-metal hydridové (Ni-Mh) a nikl-kadmiové (Ni-Cd) akumulátory se už několik let nevyrábí a nahradily je lithium-iontové baterie (Li-ion). Ty mají oproti starším typům větší hustotu energie, to znamená, že jsou menší a zároveň disponují větší kapacitou.
Tento lithium-iontový akumulátor tedy chápeme jako druh dobíjecí baterie, který se samovolně nevybíjí a má delší životnost. Najdete ho v přenosné spotřební elektronice a elektromobilech. Oproti běžným bateriím jsou sice dražší a vyžadují nabíjecí zařízení, přinášejí ale značné výhody:
- schopnost odolat vysokému proudovému zatížení,
- velký počet nabíjecích cyklů,
- nízké samovybíjení,
- dlouhá živostnost.
Existuje však ještě speciální typ nabíjecích baterií, a to gelový akumulátor. Jedná se o olověný akumulátor s elektrolytem ztuženým ve formě gelu. To znamená, že kyselina sírová akumulátorová se smíchá s jemným skelným práškem obsahujícím částice cementového prachu.
Snadno je poznáte tak, že jim chybí šroubovací ventily pro dolévání, akumulátory založené na této technologii jsou totiž řízené ventilem. Tyto baterie nepotřebují údržbu a fungují na principu tzv. kyslíkové rekombinace, v jejímž rámci se minimalizuje únik plynů z baterie. Díky tomu gelové akumulátory poskytují větší výkon při menší velikosti a hmotnosti.
I gelové akumulátory přinášejí zásadní výhody oproti běžným bateriím:
- zcela bezúdržbové,
- velmi výkonné,
- delší životnost oproti běžným akumulátorům,
- nízké samovybíjení,
- odolnost proti otřesům,
- mohou být umístěné i v náklonu,
- vyšší odolnost v cyklické zátěž
Jak funguje akumulátor?
Během nabíjení se do baterie přivádí elektrická energie, tím uvnitř dochází k chemickému procesu. Ionty lithia se pohybují elektrolytem k záporné elektrodě (elektrolyt je roztok, který vede elektrický proud) a dochází k reakci lithiových iontů s atomy lithia. Vše probíhá za pomoci elektronů, které se přenesou před vnější proudový obvod k elektrodě. Atomy lithia se následně uloží do záporného materiálu elektrody.
Během vybíjení dodává akumulátor elektrickou energii do spotřebiče, v této fázi se chemický proces odehrává opačným směrem a nakumulovaná energie se přeměňuje v energii elektrickou. Předáním elektronu se tedy atomy lithia změní v ionty lithia, následně prochází přes separátor ke kladné elektrodě. Na té dochází k reakci lithiových iontů a elektronů na atomy lithia, které se následně uloží do kladného materiálu elektrody.
Zdroj náhledové fotografie: asharkyu / Shutterstock.com
