Z minulosti poznáme batérie najmä zinkovo uhlíkové, ktoré boli jednorazové. Ako deti sme ich po vybití rozbili kameňom a uhlíkovou (grafitovou) tyčinkou sme písali po chodníkoch. Hádam sa dajú ešte niekde aj kúpiť. Potom prišli na rad alkalické batérie, ktorých výhodou bolo, že nevytiekli ani keď ste ich zabudli v spotrebiči dlhšie. Na trh prišli nabíjateľné batérie Nikel – kadmiové a Nikel – metalhydridové. Napokon ich zavŕšila trieda Lítiovo – iónových batérií.

Zo začiatku sa na verejnosti používali tieto takzvane suché batérie najmä v domácich prenosných spotrebičoch, neskôr aj v priemysle a službách, kde sa už vyrábali kapacitne väčšie kúsky pod názvom „akumulátory“, priamo na mieru k určitému zariadeniu.

Lítiovo-iónové akumulátory sa prvýkrát objavili v roku 1950, kedy ich vynašli Herbert H. Uhlig a Paul A. Beck. Avšak, komerčne dostupné sa stali až v 90. rokoch 20. storočia. Odvtedy sa stali dominantným typom nabíjateľnej batérie pre širokú škálu aplikácií, napríklad mobilné telefóny, notebooky, tablety, fotoaparáty, kamery, vŕtačky, skrutkovače, vysokozdvižné vozíky, záložné napájanie, kardiostimulátory, inzulínové pumpy, defibrilátory a napokon aj kolobežky, elektrobicykle, hybridné a čisto elektrické autá.

V súvislosti s batériami v mobiloch či notebookoch a iných zariadeniach sme si najskôr zvykali na to ako sa o konkrétnu batériu starať. Najskôr to bolo pravidlo, že pred prvým použitím treba batériu poriadne vybiť a nabiť a to niekoľkokrát za sebou, čo malo znamenať akési formátovanie nabíjacieho cyklu, aby si batéria zachovala čo najdlhšie počet cyklov nabitia a vybitia. Neskôr už výrobcovia tvrdili, že batériu už takto netreba pripravovať, pretože nemá pamäť na nabíjacie cykly. Robili sme to zvesela ďalej, pre istotu, čo keby!

Momentálne platia iné zásady a týkajú sa nielen mobilov a notebookov, ale aj elektroautomobilov a vlastne všetkých batérií a akumulátorov Li-on či na kolobežkách, bicykloch alebo v záložných zdrojoch. Zásadou je pohybovať sa v rámci kapacity nabitia medzi 20 – 80 %. Nechať dnes batériu vybiť pod 20% je rovnako devastujúci zásah ako nabíjať ju všetkou silou a časom do plných 100%.

Lítiovo-iónové akumulátory

Vysoká energetická hustota – ukladajú viac energie na jednotku objemu a hmotnosti ako iné typy batérií. Dlhá životnosť – majú dlhú životnosť a vydržia stovky až tisíce nabíjacích cyklov. Rýchle nabíjanie – nabíjajú sa rýchlejšie ako iné typy batérií. Nízky samovybíjací prúd – strácajú len málo energie, keď sa nepoužívajú. Bezpečnosť – sú relatívne bezpečné a nehrozí im samovznietenie alebo výbuch.

Každý lítiovo-iónový akumulátor obsahuje separátor a elektrolytickú kvapalinu. Tieto dve zložky sú kľúčové pre fungovanie akumulátora.

Ilustračné foto, Zdroj v popise článku www.pixabay.com, Shrooomy

Separátor je tenká membrána, ktorá oddeľuje katódu a anódu akumulátora. Je vyrobená z materiálu, ktorý je priepustný pre ióny lítia, ale nepriepustný pre elektróny. To umožňuje iónom lítia pretekať medzi katódou a anódou, čím sa vytvára elektrický prúd.

Elektrolytická kvapalina je roztok soli lítia v organickom rozpúšťadle. Umožňuje prenos iónov lítia medzi katódou a anódou a zároveň podporuje chemické reakcie, ktoré prebiehajú v akumulátore.

Katóda je elektróda, na ktorej prebieha oxidácia. V lítiovo-iónovom akumulátore je katóda vyrobená z materiálu, ktorý obsahuje ióny lítia, ako napríklad oxid kobaltu (Co3O4) alebo oxid mangánu (LiMn2O4, LMO), oxid vanádu (LiV3O8), oxid železa (LiFePO4, LFP), oxid titánu (Li4Ti5O12), oxid niklu (NiCoMnO2, NMC).

Anóda je elektróda, na ktorej prebieha redukcia. V lítiovo-iónovom akumulátore je anóda vyrobená z materiálu, ktorý dokáže absorbovať ióny lítia, ako napríklad grafit.

Lítiovo-iónové akumulátory majú hermetické puzdrá obsahujúce ochranné kontrolné systémy. Elektródové materiály sú nanesené na veľmi tenkých fóliách (meď a hliník) oddelených separátorom.

Degradácia batérie

Na záver ešte pár slov k degradácii batérie. Každá batéria a akumulátor časom degraduje, stráca kapacitu. V prípade akumulátorov použitých v elektromobile Tesla ide o úbytok kapacity 10 % po najazdení 250 tisíc kilometrov. Ak si zoberieme, že bežný vodič najazdí ročne zhruba 20 tisíc kilometrov, dopracuje sa k degradácii na úrovni 10 % po 12 a pol roku používania. Aby ste mali predstavu čo predstavuje tých 10 percent. S novou batériou ste prešli na jedno nabitie 500 km, po úbytku 10% prejdete zhruba 450 km. Niet čo dodať, hádam len to, že degradácia následne časom spomaľuje, každých ďalších 50 tisíc najazdených kilometrov sa prejaví zvýšením úbytku kapacity približne o 1 percento.

Zdroj: 1.) Martin Vaculík, Životnost baterie. In: Youtube [online]. 2023 [cit. 2024-04-05] Dostupné z: https://www.youtube.com/watch?v=DQkZjTxgNpM. Kanál uživatele @nejrychlejsitesla

Foto: BirdVisual-ai-generated-8657280. In: PIXABAY, A CANVA GERMANY GMBH BRAND. www.pixabay.com [online]. 2024 [cit. 2024-04-05]. Dostupné z: https://pixabay.com/sk/illustrations/ai-generovan%C3%A9-obvod-siete-lupienky-8657280/

Foto: Shrooomy-charging-7020185_1920. In: PIXABAY, A CANVA GERMANY GMBH BRAND. www.pixabay.com [online]. 2024 [cit. 2024-04-05]. Dostupné z: https://pixabay.com/sk/vectors/nab%C3%ADjanie-bat%C3%A9ria-ikona-7020185/

Údaje použité v článku sú orientačné, verejne dostupné v rámci informácií z médií.