Az akkumulátorok világa

Olykor unottan megállapítjuk, hogy megint lemerült számítógépünk vagy telefonunk energiaforrása. Természetesen Murphy idõtlen törvényeinek engedelmeskedve ez az esemény akkor következik be, amikor a legnagyobb szükségünk lenne elektronikus segítõnkre. Ugyan könnyen megmagyarázhatjuk e jelenséget azzal, hogy mikor dolgunk támad, sokat kell telefonálni, azaz hamar lemerül a készülék, de ettõl cseppet sem javul a hangulatunk.
Tény, hogy a félelmetes sebességgel fejlõdõ elektronika mögött igencsak lemaradtak az akkumulátorok. A mai, többszázszor nagyobb számítási teljesítményû noteszgépeket majdnem ugyanakkora ormótlan telepek táplálják, mint 10 évvel ezelõtti társaikat. Az elmúlt években kialakult óriási igény - és az ennek köszönhetõen befektetett jelentõs összegek - következménye néhány számottevõ fejlesztési eredmény lett, például a lítium-ion akkumulátorok kifejlesztése.
Szinte magától értetõdõ, mi a cél az akkumulátorok fejlesztésénél: minél nagyobb kapacitás mellett minél kisebb méret és tömeg - vagy tudományosabban: minél nagyobb energiasûrûség. Hiszen ha a méret nem számítana, kár lenne fejlesztéssel veszõdni, legfeljebb magunkkal cipelnénk pár kilónyit a klasszikus ólomakkumulátorokból.
Az imént említett ólomakkumulátorokkal már bizonyára mindenki találkozott. Sõt valószínû, hogy a továbbiakban felsorolt technológiák egy-egy képviselõjét is tartotta már a kezében, hiszen alig van hordozható eszköz akkumulátor nélkül. De arra csak nagyon kevesen figyelnek, pontosan milyen is az adott akkumulátor, pedig nagy különbségek vannak az egyes megoldások között. E különbségek egy része a felhasználót is érinti. Érdemes tehát egy kicsit elidõzni az eltéréseknél.

Mire kell figyelni?

Nem könnyû sorrendet kialakítani az egyes akkumulátortechnológiák között. Mindegyiknek megvannak a maga elõnyei és hátrányai, így minden alkalmazáshoz egyedileg kell akkumulátort választani. Vegyük sorra, mire érdemes figyelni!
Sohasem árt, ha nagy az akkumulátor kapacitása. Fontos, hogy ne legyen nagyobb méretû, mint amit még kényelmesen magunkkal tudunk hordozni. Nem szabad azt sem figyelmen kívül hagyni, mekkora az élettartama - ezt a jellemzõt az újratöltések számával szokás megadni. Ezt persze nem úgy kell érteni, hogy az 1000. töltésnél még tökéletes lesz az akku, az 1001. után pedig eldobhatjuk - pusztán annyit jelent, hogy a folyamatosan csökkenõ kapacitás megfelelõ karbantartás mellett ennyi idõ múlva éri el a kritikus (általában 80%-os) szintet.
Ha az elhasznált akkumulátort ki kell dobni, az a bosszúság és a költség mellett környezetvédelmi szempontból is szomorú esemény, mivel a legtöbb akkumulátor tartalmaz bizonyos mennyiségû mérgezõ vagy gyúlékony anyagot. Ezért sose dobjuk a szemetesbe az akkukat, gondoskodjunk megfelelõ újrafelhasználásukról, vagy legalább szakszerû elhelyezésükrõl!

Nikkel-kadmium (NiCd)

A hatvanas években jelentek meg az elsõ nikkel-kadmium (NiCd) akkumulátorok. Akkoriban ezek kínálták az egyetlen alternatívát a sav-ólom akkuk mellett. Nevét - az összes többi technológiához hasonlóan - az alkalmazott anód és katód anyagáról kapta.
Korai érkezésének és jó tulajdonságainak köszönhetõen az utóbbi évekig szinte minden hordozható számítógépbe, rádiótelefonba és kamerába ezeket az áramforrásokat építették. A NiCd számára nagy csapást jelentett a "zöld" korszak eljövetele, mivel a kadmium erõsen mérgezõ, így egyre több gyártó választ más, kevésbé veszélyes akkumulátortípust.
Egyetlen versenytársa sem tölthetõ újra ennyiszer, és nem képes ekkora csúcsteljesítmény leadására. Emellett könnyen és gyorsan tölthetõ, jól szállítható - és olcsó.
Hátrányai közül említésre méltó, hogy a többi megoldáshoz képest kicsi az energiasûrûsége, és hajlamos a köznyelvben memória effektusként emlegetett kristályképzõdésre. A tudományos életben is emlegetnek az akkumulátorokkal kapcsolatban egy memória effektusnak nevezett jelenséget, ami arra vonatkozik, hogy ha egy NiCd akkumulátort rendszeresen pontosan ugyanannyira töltünk fel és merítünk ki, egy idõ múlva kisebb lesz a kapacitása. Ez azonban csak különleges körülmények között fordulhat elõ, és egyetlen túltöltéssel megszüntethetõ.
A mindennapi életben sokkal nagyobb probléma a kristályképzõdés, pontosabban az, hogy az akkumulátor aktív részecskéi, ha sokáig nem mozgatják meg õket, hajlamosak nagyobb kristályokba összeállni, ami csökkenti az akku kapacitását. Szélsõséges esetben tönkre is teheti a cellát, mivel a kristály sarka kiszúrhatja az elválasztó membrán falát. Ez elsõsorban a mélyebb rétegekben fordul elõ, ugyanis az itt elhelyezkedõ részecskéket ritkán mozgatjuk meg, ritkán merítjük le ennyire az akkumulátort.
A kristályok kialakulása ellen az a leghatékonyabb védekezés, ha havonta egyszer teljesen lemerítjük az akkumulátort. Figyelem! A teljesen itt azt jelenti, hogy addig, amíg a telefon vagy noteszgép ki nem kapcsol. Ha rövidre próbáljuk zárni az akkumulátort, az azonnal tönkremegy, sõt esetleg felrobban!
Ennél gyakrabban nem kell, sõt egyenesen ellenjavallott a teljes kimerítés, ugyanis ez is csökkenti az akku élettartamát. Ha havonta egyszer elvégezzük ezt a tréninget, a hónap többi részében egyáltalán nem kell foglalkozni az akkumulátorral.
Ha sokáig nem merítjük le az akkumulátorokat, akkora kristályok alakulhatnak ki, amelyeket már csak nagyon gondosan ellenõrzött lemerítés-feltöltés ciklusokkal lehet felaprítani. Ez a mûvelet csak szakmûhelyben végezhetõ el, de szerencsés esetben tökéletesen visszafordítható a folyamat.
Hasonló eredményre vezet, ha nagyon sokáig (hetekig, hónapokig) folyamatosan töltjük az akkumulátort, ugyanis ilyenkor pártized volttal csökken a feszültsége, és a készülék azt hiszi róla, hogy kimerült. Ez az állapot is visszafordítható szaksegítséggel.

Nikkel metál-hidrid (NiMH)

Az elmúlt néhány évben a legtöbb kis méretû áramforrást igénylõ területen a nikkel metál-hidrid (NiMH) technológia vette át a NiCd akkumulátorok helyét. Ezekben az akkukban a pozitív oldalon a NiCd akkukhoz hasonlóan nikkelt találunk, a negatív oldalon viszont egy speciális hidrogén-megkötõ fémötvözet veszi át a kadmium helyét. Töltéskor ez a fémötvözet megköti a savas elektrolit hidrogénjét, kisütéskor pedig leadja azt.
A nyolcvanas években kifejlesztett NiMH akkuk azonos méret mellett 10-40%-kal nagyobb kapacitásra képesek NiCd társaiknál, és sokkal kevésbé hajlamosak a kristályképzõdésre (elég 3 havonta tréningeztetni õket). Cserébe, mint az cikkünk táblázatában is látható, lassabban tölthetõk, sokkal rövidebb az élettartamuk, és kisebb a kinyerhetõ csúcsteljesítményük. A felhasználó szemszögébõl sokkal kevésbé feltûnõ, de említésre méltó probléma az is, hogy a NiMH akku töltése sokkal bonyolultabb, mint a NiCd-é. A megfelelõ töltésszint eléréséhez az akkumulátor hõmérsékletét is figyelembe vevõ, bonyolult töltési algoritmus szükséges, ami megdrágítja a töltõáramköröket.
A folyamatos fejlesztésnek köszönhetõen a nagy kapacitású NiCd akkuk szinte minden fronton utolérték ezt a technológiát. Az egyetlen, amivel nem tudnak mit kezdeni a kutatók, a mérgezõ kadmium. Mivel a NiMH akkuk sokkal kevesebb mérgezõ fémet tartalmaznak, még a kissé magasabb ár ellenére is a legtöbb gyártó ezeket választja.

Lítium-ion (Li-Ion)

A legfiatalabb generációba tartozik a lítium-ion (Li-ion) technológia. Nevét onnan kapta, hogy a töltés tárolásáról lítium-ionok gondoskodnak, amelyek töltéskor a negatív, szén alapú elektródához, kisütéskor pedig a pozitív fémoxid elektródához vándorolnak. Az anódot és a katódot szerves elektrolit választja el egymástól.
Elõször a nyolcvanas években sikerült ilyen akkumulátorokat elõállítani. Ezek még fémes lítiumot tartalmaztak, ami kisebb üzemzavar hatására is hajlamos volt villámsebesen felforrósodni, és ez az akku felrobbanásához vagy elolvadásához vezetett. A ma kapható variáció a lítium-ionok forrásaként különféle vegyületeket használ, melyekben megfelelõen biztonságosan kötött a lítium.
A veszélyek ellenére is nagyon sok gyártó belefogott a Li-ion akkuk fejlesztésébe, mivel ennek a típusnak a legnagyobb a kapacitása - a NiCd akkukénak kétszerese - és cellafeszültsége. Mivel még a kimerült cella is képes legalább 3 V-ot szolgáltatni az 1-1,25 V-os NiCd, illetve NiMH akkukkal szemben (teljesen feltöltött állapotban mintegy 4 V a cellafeszültség), egyetlen cellával táplálható a legtöbb modern rádiótelefon, és a hasonló feszültségen mûködõ számítógépekre is csak néhány évet kell várni. Az egyetlen cellából épített akkumulátor esetén nem kell számolni a rosszul párosított vagy gyári hibás cellákból eredõ, valamint az egyenetlen elöregedés okozta problémákkal.
Az elõnyök között szerepel még a meglepõen kis súly és az, hogy egyáltalán nem képzõdnek kristályok az akkumulátorban, így nem kell gondot fordítani a rendszeres tréningeztetésre. Sõt, a Li-ion akkumulátorok nem is szeretik igazán, ha teljesen kisütik õket. A NiMH technológiához hasonlóan ezek az akkuk is nagyon kevés mérgezõ anyagot tartalmaznak.
Sajnos a Li-ion akkumulátor sem tökéletes. Még a NiMH akkuknál is gondosabb és hosszasabb töltést igényel, ráadásul jelenleg még meglehetõsen drága.

Lítium-polimer

Még fejlesztés alatt áll a Li-ion utódja, a lítium-polimer (Li-polymer) akkumulátor. Hatalmas elõnye, hogy nem vagy csak nagyon kis mennyiségben tartalmaz folyékony elektrolitot, helyette speciális polimer választja el az anódot és a katódot. Ez nagyon vékony és nagyon rugalmas cellákat eredményezhet, mivel nem kell vastag falú burkolattal védekezni a folyadék kifolyása ellen. Az is elképzelhetõ, hogy egy szabadon hajtogatható lapocska lesz a jövõ akkumulátora, amit ízlés szerint betömködhetünk a rendelkezésre álló nyílásba. Cserébe várhatóan még rövidebb élettartammal és még hosszasabb töltési idõkkel kell számolnunk.

Cink-levegõ

Szintén fejlesztés alatt áll a cink-levegõ akkumulátortechnológia. Érdekessége, hogy a többi akkutípussal szemben nem zárt: mûködéséhez folyamatos levegõ-utánpótlásra van szükség, mert kisüléskor oxigént köt meg, töltéskor pedig oxigént bocsát ki. A hatékony mûködéshez minél nagyobb cellafelületre van szükség, így inkább könnyûek lesznek ezek az egységek, mintsem aprók. A Li-polymerhez hasonlóan ezt a megoldást is hosszú töltési idõ és rövid élettartam jellemzi.

Üzemanyag cella

Ma még csak álom, de néhány éven belül valósággá válhat a nagy teljesítményû, miniatûr üzemanyagcella. Az üzemanyagcellák az elemekhez hasonlóan vegyi reakciókkal közvetlenül elektromosságot állítanak elõ, a különbség az, hogy míg az elemeket kifogytuk után el kell dobni, az üzemanyagcella mindaddig üzemel, amíg üzemanyagot töltünk bele. Ez az üzemanyag legtöbbször hidrogén, de vannak metánnal és metanollal mûködõ változatok is. A hidrogénbõl a reakció során víz lesz, a szénvegyületekbõl emellett széndioxid is képzõdik. Bizonyára sokan találkoztak az iskolában a közismert vízbontási kísérlettel, melynek során elektromosság hatására hidrogén és oxigén keletkezett a vízbõl. Az üzemanyagcella ennek a fordítottját végzi, megfelelõ katalizátorok segítségével.
Az üzemanyagcella önmagában nem újdonság, például az ûrsiklón is üzemanyagcellák szolgáltatják az elektromosság egy részét. Ezek a készülékek azonban hatalmasak, és a kW-MW teljesítménytartományban üzemelnek. Ígéretes kutatások folynak azonban a miniatürizálás irányában, így a közeljövõben akár mobiltelefonra illeszkedõ változat is készülhet.
Az üzemanyagcellának számos elõnye van az akkumulátorokkal szemben. Talán a legfontosabb, hogy pillanatok alatt utántölthetõ, és hogy várhatóan lehetséges lesz a jelenlegi akkumulátoroknál sokkal nagyobb kapacitásút elõállítani belõle. Ráadásul gyakorlatilag korlátlan a cella élettartama, ami környezetvédelmi szempontból fontos.

Meddig használható az akkumulátor?

A notebookok egyik fontos paramétere az átlagos üzemidõ. A mai modern notebookok akkumulátorról egy feltöltéssel általában 2-3 esetleg 4 órát üzemeltethetõek, persze ez erõsen függ attól, milyen és mennyi program fut rajtuk. A gyártók az átlagos üzemidõt különbözõ technikákkal próbálják növelni, ennek egyik módja az alacsony fogyasztású alkatrészek és a nagyobb kapacitású akkumulátor beépítése.
Az Intel mobil processzorok SpeedStep- és az ehhez hasonló AMD mobil processzorok PowerNow!- technológiája is az üzemidõ növelését szolgálja. A processzorok fogyasztása az órajel és a feszültség állításával nagymértékben befolyásolható. Az Intel SpeedStep technológia két processzor-mûködési módot ismer, ha a készülék akkumulátorról megy, akkor visszakapcsol telepkímélõ üzemmódba (alacsony feszültség-órajel), ha tápról használjuk, akkor maximális teljesítményen dolgozik. A kapcsolás automatikus, de manuálisan is elvégezhetõ, az Intel SpeedStep Technology Applet nevû programmal. A SpeedStep technológiának egyik hasznos összetevõje a Quickstart, amely a futtatott program erõforrásigényétõl függõen változtatja a processzor órajelét és feszültségét. A BIOS-nak és az operációs rendszernek is nagy szerepe van a fogyasztás csökkentésében. A felhasználói aktivitástól függõen a rendszer automatikusan szabályozza a notebook aktivitását, például a monitor kikapcsolásával, a vincseszter leállításával, vagy a gép elaltatásával. Suspend módba kapcsoláskor a gép szinte tökéletesen leáll, a memória tartalma azonban megmarad, ébredéskor minden visszaáll az eredeti állapotba.

Akkumulátor információk

Ha az akkumulátorát a lehetõ legjobban akarja kihasználni, kérjük kövesse a következõ útmutatásokat.

Új akkumulátor

Az akkumulátorokat a használat megkezdése elõtt mindig töltse fel.

Az akkumulátor élettartama

Az Ön noteszgépében az akkumulátorok élettartama sok tényezõtõl függ, beleértve az Ön által futtatott programokat és a csatlakoztatott perifériás eszközöket. Az operációs rendszer energiagazdálkodási beállításai helyes konfigurálás esetén segíteni fognak az akkumulátorok élettartamának meghosszabbításában. Nem megfelelõ karbantartás megrövidítheti az akkumulátorok élettartamát. Az élettartam optimalizálása és a teljesítmény javítása érdekében legalább 30 naponként teljesen merítse le, majd töltse fel az akkumulátorokat.

Az akkumulátorokkal kapcsolatos leggyakoribb kérdések

Hogyan tudom az akkumulátort teljesen lemeríteni?

Addig használja a számítógépet akkumulátorról, amíg az alacsony töltöttség miatt teljesen leáll. Ne zárja le kézzel a számítógépet még akkor sem, ha megjelenik az akkumulátor kritikusan alacsony szintjére figyelmeztetõ üzenet, hagyja, hogy a számítógép felhasználja a teljes töltést, majd lezárja magát (legjobb, ha az Energiagazdálkodási lehetõségeket teljesen kikapcsolja a Vezérlõpulton). Amikor az akkumulátor a töltés végéhez közeledik, ne dolgozzon kritikus fontosságú fájlokkal, mert adatokat veszíthet!

Hogyan tudom az akkumulátort teljesen feltölteni?

Amikor az akkumulátort tölti, csak akkor hagyja abba, amikor az akkumulátor töltöttségét jelzõ LED kijelzõ zölden világít.

Hogyan kell az akkumulátort karbantartani?

Az akkumulátort teljesen merítse le, majd töltse fel legalább 30 naponként vagy körülbelül 20 részleges lemerítés után.