bolyongó

Ez az oldal csak olvasható. Megtekintheted a forrását, de nem változtathatod meg. Ha úgy gondolod, hogy ez helytelen, keresd fel az adminisztrátorokat!
====== LiIon akkumulátorok ======
A lítium akkumulátor célú alkalmazását, illetve annak a lehetőségét először a 70-es években a müncheni Technikai Egyetemen (**TU München**) tárták fel. Sok időnek kellett eltelnie, hogy a LiIon tárolók valóban piacra is kerüljenek, erre a 90-es évektől fokozatosan került sor. A lítium bázisú tárolók sok kémiai összetétellel is alkalmazásra kerülnek, így a leggyakoribb lítium-kobalt-dioxid-akkumulátorok (**LiCoO2 -- LCO**) mellett megtalálhatók a lítium-mangán-dioxid (**LMO**), és a lítium-foszfát-akkumulátorok (**LFP**), ritkábban pedig a lítium-titanát (**LTO**) és az ón-kén-lítiumion akkumulátorok is. A fizikai jellemzőik nagyjából megegyeznek ezeknek, azaz a fajlagos energiatárolási kapacitásuk **150 Wh / kg**, energiasűrűségük **400 Wh / l** körül alakul.

{{ :ob121:liion_1.png?300|LiIon akkumulátor 3S5P, oldalán egy BMS-sel}}

A LiIon akkumulátorok nem igazán képesek megbirkózni a túltöltessél és a túlmerítéssel sem, így alkalmazásuk során szinte minden esetben védő-elektronikát (**BMS** -- battery management system) igényelnek. A túlmelegedés az egyik gyenge pontja a típusnak, ugyanis 180 fok felett olyan kémiai reakciók indulnak be a tárolókban, amik azoknak a felrobbanásához vezethetnek. 

A tárolókban nem keletkeznek kristályok, így ez az akkumulátor típus nem hajlamos a memória-effektusra. A LiIon bázisú akkumulátorok sok előnye mellett soha nem szabad elfelejteni a hátrányukat, hogy tűzveszélyesek túltöltés és fizikai sérülések esetén!

Az akkumulátorok túlmerítése szintén a telepek tönkremenetéhez vezet, így a gyártók jellemzően egy túlmerítés-védelmet (Low Voltage Cutoff -- **LVC**) is beépítenek az egységeikbe. Ezek az akkumulátor tápvezetékét szakítják meg akku-üzemben, ha a feszültség a 3,2V-os szintet alulhaladja. Ez persze vagy működik, vagy nem, így érdemes a túlmerítést a felhasználói oldalról is valamilyen hardveres megoldással tiltani.

A harmadik védelmi lehetőség (amit a komolyabb töltők tudnak) a hőmérséklet-felügyelet (Positive Temperature Coefficient Switches: **PTC**), és az erre épülő töltés közbeni leoldás-védelem.

Ezeket a védelmeket együttesen töltésmegszakító egységeknek, azaz Charge Interrupt Devices (**CID**) szokás nevezni.

Ezeket a védelmeket együttesen töltésmegszakító egységeknek, azaz Charge Interrupt Devices (**CID**) szokás nevezni.

===== Lítium-ion akkumulátor =====
A LiIon akkumulátorokban a katód (pozitív pólus) tartalmazza a lítium vegyületeket, a negatív pólus általában grafitból (vagy valamilyen szénvegyületből) áll. A membránon a lítium-ionok szabadon átjárhatnak, töltéskor az anód, áramleadás idején a katód felé áramlanak az elektrolitban. Az elektrolit lítium-hexafluorofoszfát (**LiPF6**), vagy kevésbé korrodáló lítium-tetrafluoroborát (**LiBF4**) oldatából áll.

{{ :ob121:liion_2.png |Lítium-ion akkumulátor felépítése}}
===== Lítium-polimer akkumulátor =====
A **LiPo**, vagyis lítium-polimer akkumulátor egy speciálisan kialakított Li-Ion tároló. Ebben az esetben a Li-Ion folyadék elektrolit konstrukciót egy szilárd, zselatinos (polimer-alapú) fóliával cserélték le, és ez az átalakítás a tároló fizikai jellemzőire is jelentős hatással van. Összetételük miatt a LiPo cellák sokkal sokoldalúbban alakíthatók ki, és robbanásra is kevésbé hajlamosak, viszont energiatárolási kapacitásuk jóval alacsonyabb a LiIon akkumulátoroknál.

===== A Li-Ion és LiPo tárolók összehasonlítása =====

{{ :ob121:liion_3.png |A Li-Ion és LiPo tárolók összehasonlítása}}

===== Kivitelezés =====
A legjellemzőbb megjelenési formái a Li-Ion akkumulátoroknak:

**Lapos tasakcellák:** Ezek lapos kivitelezésű, alumíniumozott polimer fóliába csomagolt cellák, jellemzően (kizárólag) LiPo egységek, melyek formájuk okán könnyen integrálhatók mobiltelefonokba, fényképezőgépekbe, e-book-olvasókba,..

{{ :ob121:liion_4.png |LiPo tasakcella}}

**Hengeres kivitel:** A két elektródát és az elektrolit zselét egymásra rétegezik, majd feltekercselik hengerré. Ezek a hengerek egységes (normalizált) méretűek:

{{ :ob121:liion_5.png |hengeres kivitelű li-ion cellák}}

A számozás ezeknél a tárolóknál két részből áll össze: először a henger átmérője, aztán a hossza (milliméterben) jellemzi a tároló méretét. A leggyakrabban alkalmazott **18650** például 18 mm átmérőjű és 650 mm magas.

===== Névleges kapacitás =====
A telep kapacitását, azaz, hogy mennyi villamos energiát képes betárolni, Amperórában (**Ah**), vagy ennek az ezredrészében, milliamper-órában (**mAh**) szokás megadni. A névleges és a valós kapacitás eltérési aránya nagyon sok paramétertől függ, pl. az akkumulátor életkora, használati ciklusok száma, környezeti hőmérséklet, gyártó lódítási rátája, így azt lehet mondani, hogy a valós kapacitás csak a használat során fog kiderülni.

===== C-ráta =====
A kisülési ráta (**Discharge rate**), vagyis **C-ráta** arról árulkodik, hogy a betárolt villamos energiát az akkumulátor milyen dinamikával hajlandó visszaadni. Ezt a dinamikát a kapacitás függvényében határozzák meg, az 1:1 dinamikájú akku 1C-s. Megfordítva ez azt jelenti, hogy ha egy akkumulátor kapacitása 1800 mAh, és C-rátája 5, akkor 5*1,8, azaz 9 ampert tud egyidejűleg leadni.

===== Névleges feszültség =====
Már említettem, hogy a LiIon és LiPo cellák jellemző névleges feszültsége **3,7 volt**, ami persze típusonként változhat. Ezeknél az akkumulátoroknál a feszültségszint jellemzően **4,2V** (teljes töltés) és **3,2V** (minimum) között változhat. A túltöltés tönkremenetelhez, vagy adott esetben kigyulladáshoz és robbanáshoz is vezethet, míg a túlmerítés csak simán tönkreteszi az akkut. A névleges feszültség a sorba kapcsolt cellák számával változik (a 3,7V valahányszorosa lesz). A névleges feszültséget (meg még pár paramétert) jelentősen befolyásolhat a LiIon akkumulátor típusa (anyaga).

===== Típus (anyag) =====

{{ :ob121:liion_6.png |li-ion tárolók típusa és anyaga}}

===== Konfiguráció =====
A Li-Ion cellákat egymással sorba és párhuzamosan is lehet kapcsolni. A soros kapcsolás esetén az **„S”**-vel, párhuzamos esetén a **„P”**-vel szokás ezeket a konfigurációkat jelölni. A 4S például 4, egymás után kapcsolt cellát jelöl, ahol ezeknek a feszültségei összeadódnak, így (tipikus esetben) 4*3,7V=14,8V-ot kapunk eredményül, azaz ekkora feszültséget fog leadni az egység.

{{ :ob121:liion_7.png |li-ion soros konfigurációk}}

<sub>A fenti értékek csak irányadóak, típusonként változhatnak</sub>

A sorba kapcsolt cellák esetén ügyelni kell arra, hogy a töltöttségi szintet cellánként lehessen felügyelni. Ezt a gyakorlatban úgy szokás megoldani, hogy a két szélső sorba kapcsolt cellára csatlakoztatják az ennek megfelelően méretezett tápvezetéket, míg egy külön csatlakozón a cellánkénti elérést is lehetővé teszik a gyártók, valahogy így:

{{ :ob121:liion_8.png |li-ion cellánkénti elérés}}

Ez a gyakorlatban így néz ki:

{{ :ob121:liion_9.png |li-ion cellánkénti elérés gyakorlatilag}}

A **párhuzamosan csatolt cellák** esetén a feszültség nem változik, viszont az áramértékek összeadódnak.

{{ :ob121:liion_10.png |li-ion cellák összekötéseire néhány példa}}

{{tag>LiIon_akkumulátor LiCoO2 LCO LMO LFP LFP BMS LVC PTC CID LiPF6 LiBF4 LiPo C-ráta}}