Elemek és akkumulátorok

Amint az alkáli elemek elegendő energiát termeltek ahhoz, hogy megjelenhessenek a hordozható rádiók, a kazetta és CD lejátszók, valamint a zenélő és villogó játékok, az elemkategória és az elem-előállítási technológiák fejlődése megállíthatatlanná vált. A lítium elemek bevezetésével pedig új világ nyílt meg a high-tech eszközök – digitális fényképezőgépek, MP3 lejátszók, kézi számítógépek – számára elérhető tartós energiaforrások piacán.

Akku vagy elem

Fontos már az elején tisztázni az akkumulátor és az elem fogalmát. A lényeg, hogy az akkumulátor újra tölthető, az elem pedig egyszer használatos eszköz, elsőrendű elemnek is nevezik. A tölthető elem fogalmával viszont kissé összezavarjuk ezt a képet. Az elsőrendű elemek csoportján belül több fajta, más-más kémiai összetevőkből elkészített elemeket különböztetünk meg, például: széncink (féltartós), alkáli (tartós), lítium, higanymentes cink-levegő (hallókészülék-elemek), higanymentes ezüst-oxid (óraelem) stb. Ezek a típusok a legkülönbözőbb méretekben vásárolhatók meg a kereskedelemben.

Az elsőrendű elemek technológiai csúcsát a lítium elem jelenti. A lítium elem rendkívül kiemelkedő teljesítményt nyújt digitális készülékekben (pl. fényképezőgép), Az alkáli elemekhez képest akár 11x tovább tart digitális fényképezőgépben egy AA lítium elem. Emellett olyan pozitív tulajdonságokkal is rendelkezik, amivel sem alkáli, sem tölthető elemek nem rendelkeznek, hiszen teljesítményét nem befolyásolja a környezeti hőmérséklet, így -40 °C és +60 °C között is kiválóan és hosszan tartóan működteti digitális készülékeinket. Könnyű súlyáról is ismert a lítium, hisz 33%-kal könnyebb, mint egy alkáli elem.

Az elemek két nagy csoportját különböztetjük meg tehát: az elsőrendű, nem tölthető elemeket (pl. alkáli, széncink stb.), illetve az újratölthető elemeket (pl. NiMH). Tölthető elemnek vagy akkumulátornak nevezzük azokat az elemeket, amelyekben visszafordítható kémiai reakció játszódik le. A tölthető elemek, akkumulátorok szintén megtalálhatók a hagyományos méretekben, mint AA, AAA, C, D, 9V. Bár a tölthető elemek kaphatók a hagyományos méretekben ezek használata nem javasolt minden készülékbe. Leginkább a gyakran használt közepes és nagy fogyasztású készülékek üzemeltethetőek gazdaságosan tölthető elemekkel, amelyek akár több százszor is újratölthetők. A régebben elterjedt NiCd tölthető elemeket ma már nem gyártják, mert ezt nemzetközi egyezmények tiltják. Az NiMH tölthető elemek ma is sok készülékben megtalálhatók, de a lítium-ion elemek igen sok területről kiszorították ezt az elemtípust.

A hagyományos NiMH akkumulátorokra általános szabály, hogy szobahőmérsékleten naponta elveszítik kapacitásuk 0,5-1 százalékát, önlemerülés (önkisülés) miatt, és ez a hőmérséklet változásával még nőhet. Éppen ezért nem érdemes tölthető elemet használni azokban a berendezésekben – például távvezérlőkben és órákban – amelyek egy pár alkáli vagy széncink elemmel is évekig gond nélkül működnek. Sajnos a tölthető elemeket is érinti a hőmérsékletváltozás – ugyanúgy, mint az alkáli, széncink elemeket –, a legjobb teljesítményt szobahőmérsékleten nyújtják, míg az efölötti illetve alatti hőmérséklet tartományokban úgy tűnhet, hamarabb lemerülnek, kevesebb energia leadására képesek.

Továbbfejlesztett NiMH

A tölthető, NiMH elemek továbbfejlesztett változata az alacsony önlemerülési rátával (low-self-discharge, LSD technológia) rendelkező elemek csoportja. Ezek az akkuk már olyan optimális kémiai összetétellel rendelkeznek, amelynek köszönhetően feltöltve, 1 éven keresztül tárolva őket is megőrzik töltöttségük 80%-át. Az ilyen energiaforrással ellátott készülékeket a boltok polcain is úgy vásárolhatja meg a fogyasztó, hogy hazaérve nem kell egyből feltölteniük azt használat előtt, hanem azonnal használhatóak. Ezek az NiMH elemek alacsonyabb mAh számmal rendelkeznek, mint normál NiMH akkuk, azonban ez nem jelenti azt, hogy egy digitális készülékben észrevennénk a teljesítménybeli különbséget. A valóságban a normál NiMH akkuk magasabb teljesítménye körülbelül – használattól függően – 0,5-1 évet követően a PreCharged NiMH akkuk teljesítményére csökken, míg a PreCharged akkuk teljesítménye/élettartama sokkal inkább tartós, hiszen akár 1,5 év után is képes ugyanolyan teljesítményt nyújtani, mint újkorában.

Az akkumulátorok a hagyományos elemek 1,5 voltos feszültségével szemben csupán 1,2 volttal rendelkeznek, és ez azonban a mAh teljesítmény mértékével nincs összefüggésben. Ez a legtöbb készülék számára nem jelent gondot, azok ugyanis általában addig működnek, amíg az elem feszültsége 0,9-1 V alá nem esik. A NiMH tölthető elemeknek jellemzően fokozatos és egyenletes a lemerülési ütemük. A nagy energiaigényű készülékekben a minimálisan alacsonyabb feszültség ellenére is ugyanolyan – vagy még jobb – teljesítményt nyújtanak, mint a hagyományos alkáli elemek.

Memória effektus

A memória effektust minden műszaki érdeklődésű ember ismeri. Ez az a jelenség, amikor egy akkumulátor egyre kisebb energia tárolására és leadására képes amiatt, hogy több ízben nem merítjük le teljesen, és úgy töltünk rá. Ez a régi technológiával rendelkező nikkel-kadmium (NiCd) elemeknél valóban jelentkezik, de már nem létező probléma napjaink nikkel-fém-hidrid (NiMH) elemeinél, hiszen a gyártók sokban továbbfejlesztették e termékek elektródagyártási technológiáját.

A leginkább a hagyományos NiMH akkumulátorokra jellemző folyamatos önlemerülés miatt viszont ezeket az akkukat hosszabb tárolás alatt vagy azt követően érdemes teljes mértékben feltölteni a maximális energia kinyerése érdekében, mielőtt újra használatba vennénk őket. Ezt a jelenséget néha összetévesztik a memóriaeffektussal, azonban a tölthető elem állapota már a következő feltöltés alkalmával helyreáll. Tehát nem szükséges, hogy teljesen lemerítsük az akkukat, akár néhány órás használat után is újratölthetjük – akkor, amikor épp szükséges.

A márkás, jó minőségű töltők intelligens mikroprocesszora és túltöltés elleni védelmi rendszere megakadályozza az akkuk túltöltését. Hiszen a tölthető elem 80%-os feltöltődése után jóval kisebb áramerősséggel tölt tovább a töltő, ami alatt az elem nem sérülhet meg. A töltésnek ezt az utolsó részét nevezzük csepptöltésnek. Túltöltés csak akkor következhet be, ha a töltőben lévő szabályozó áramkör meghibásodik.

Veszélyes hulladék

Mivel a higanyt, a kadmiumot és az ólmot tartalmazó elemek és akkumulátorok hulladékká válásuk után mindenképpen veszélyesnek tekinthetők, fontos, hogy ne a háztartási szemétbe kerüljenek, hanem a fogyasztó gyűjtse azokat más hulladéktól elkülönítve, és vegye igénybe az erre rendelkezésre álló begyűjtő rendszert.

Az elsőrendű elemtípusok a legkülönbözőbb méretekben vásárolhatók meg a kereskedelemben. Ezek közül a legkeresettebb méret az AA, azt követően pedig az AAA méret. Minél inkább miniatürizálódnak, digitalizálódnak a készülékek, annál kisebb méretű elemek szükségeltetnek a táplálásukhoz is.

Legelterjedtebb méretjelölések: