7 faktów na temat akumulatorów, których jeszcze nie znałeś

Pierwsza bateria, jak ją dziś definiujemy, została zbudowana w 1800 roku przez Allessandro Volta: ogniwo Volty. Wytwarzała ona prąd w taki sam sposób, jaki jest używany we współczesnych bateriach: zgromadzona energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną w wyniku elektrochemicznej reakcji redoks. Volta przeszedł do historii jako wynalazca akumulatora. Od jego nazwiska pochodzi też jednostka pomiaru napięcia elektrycznego, czyli wolt (V). Allessandro Volta zainicjowała badania nad magazynowaniem energii elektrycznej i utorował drogę dzisiejszej technologii akumulatorowej.

Związek między elektrycznością a magnetyzmem odkrył André Marie Ampère w roku 1820. Jego nazwisko posłużyło również do określenia jednostki miary – ampera (A) – która określa natężenie prądu. To jemu zawdzięczamy między innymi to, że moc Twoich akumulatorów podawana jest w woltach i amperach. Przy tym samym napięciu (wolty), ale przy różnych natężeniach prądu (ampery), można osiągnąć różne poziomy mocy (waty).

Dlatego na naszych platformach akumulatorowych znajdują się zawsze różne klasy natężenia − tak, aby moc była odpowiednia do Twoich potrzeb.

Akumulatory litowo-jonowe są nadal najmocniejszymi akumulatorami na rynku

Dzięki ciągłemu rozwojowi najmocniejsze akumulatory nadal są oparte na technologii litowo-jonowej: przy najmniejszej budowie wykazują największą gęstość energii. Pojemność akumulatora litowo-jonowego potroiła się od 1991 roku. Liczba cykli ładowania wzrosła z kilkudziesięciu do nawet dziesięciu tysięcy.

Akumulatory te pozostają sprawne przez około 5 lat, nawet biorąc pod uwagę pewną utratę ich pojemności.

To może nadejść już wkrótce: Energia elektryczna z krwi pająka, bioodpadów i powietrza.

Akumulatory litowo-jonowe są bardzo mocne. Jednak ich potencjał optymalizacji jest już właściwie wyczerpany. Rośnie natomiast zapotrzebowanie na magazynowanie pośrednie (buforowe) dla energii alternatywnej. Akumulatory litowo-jonowe nie są bezproblemowe z punktu widzenia polityki środowiskowej i społecznej: wymagają, między innymi, zastosowania bardzo rzadkiego kobaltu, który jest wydobywany w trudnych warunkach. Także recykling materiałów stanowi obecnie problem. Dlatego prace badawcze są prowadzone przy zastosowaniu zupełnie nowych hipotez:

Litowo-siarkowe zamiast litowo-jonowe

Akumulatory litowo-siarkowe (Li-S) stanowią od dawna jedną z najbardziej obiecujących koncepcji dotyczących zastąpienia akumulatorów litowo-jonowych. Teoretycznie umożliwiają one  zmagazynowanie większej ilości energii w jednym akumulatorze – czyli uzyskanie wyższej „gęstości energii”. Taka zwiększona pojemność, będąca od 5 do 10 razy większa niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, odpowiada dłuższej żywotności akumulatora między poszczególnymi procesami ładowania. Wyzwaniem wciąż jednak jest możliwość ładowania akumulatora – naukowcy i branża przemysłowa pracują nad tym intensywnie.

Krew pająka i bioodpady − materiały na akumulator przyszłości?

Efektywna technologia akumulatorowa mogłaby być w przyszłości oparta na mniej krytycznych elementach, takich jak np. sód, magnez, aluminium czy wapń. Akumulator jonowo-sodowy (NIB) jest obecnie najbardziej obiecującym modelem. Co szczególnie interesujące: aby zwiększyć wydajność tych akumulatorów, naukowcy z Helmholtz Institute w Ulm w Niemczech, skupiają się na substancjach znajdujących się we krwi pająka lub bioodpadach np. łupinach orzecha. Materiały te są obiecujące pod względem dobrej gęstości magazynowania, łatwego przetwarzanie, zrównoważonego rozwoju i niskich kosztów.

Złoto czyni akumulatory nieśmiertelnymi

Na Uniwersytecie Kalifornijskim naukowcy opracowali nano-przewodowe akumulatory, które można ładować nieskończenie często. Są to wspomniane już powyżej akumulatory nano-przewodowe. Mogą one niestety pękać podczas procesu ładowania. Jeśli jednak podczas produkcji zastosowane zostanie złoto w elektrolicie żelowym, wówczas akumulatory te można naładować ponad 200 000 razy w ciągu trzech miesięcy bez utraty mocy.

Wapno jako magazyn

Nadmiar energii elektrycznej można również magazynować w postaci ciepła. Ale każdy kto kiedykolwiek zapomniał o swoim kubku do kawy do pracy, wie jedno – bez odpowiedniej izolacji ciepło szybko ucieka. Naukowcy z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki odkryli teraz sposób na przechowywanie ciepła przez nieograniczony czas i prawie bez strat: wykorzystują oni zachowanie chemiczne wapna gaszonego (wodorotlenku wapnia). Jeśli się go podgrzeje do temperatury ok. 500 stopni Celsjusza, wówczas oddziela się związana w nim woda. Powoduje to powstanie wapna palonego (tlenku wapnia) – idealnego magazynu ciepła. Jeśli ponownie dodamy do niego wodę, wówczas dzięki reakcjom chemicznym, wapno palone zamienia się ponownie w wapno gaszone uwalniając zgromadzoną energię w postaci wysokiej temperatury.

Ogromną zaletą tej technologii jest to, że woda i wapno gaszone są bardzo tanie, łatwe w transporcie i znane w branży budowlanej od tysiącleci. Naukowcy DLR wciąż pracują nad opracowaniem procesu, w którym zużywa się jak najmniej ciepła. Dotychczasowe wyniki są obiecujące.

1.700 km z ładunkiem metalu i powietrza

Samochód zdołał przejechać 1700 km na jednym ładowaniu akumulatora. Było to możliwe dzięki akumulatorowi metalowo-powietrznemu, który wykorzystuje tlen z powietrza do wypełnienia swojej katody. Jest on dzięki temu znacznie lżejszy niż wypełnione cieczą akumulatory litowo-jonowe, co z kolei daje samochodowi znacznie większy zasięg. Jeśli uda się skompensować stosunkowo krótką żywotność, wówczas taki typ akumulatora mógłby być popularną alternatywą zwłaszcza w sektorze motoryzacyjnym.

Dopóki to nie nastąpi używaj do swojego sprzętu budowlanego naszych solidnych akumulatorów o różnej klasie mocy w celu uzyskania maksymalnej swobody i bezpieczeństwa.

Jaki jest związek między napięciem, amperogodzinami a mocą?

Rynek oferuje szeroką gamę urządzeń akumulatorowych do Twoich zastosowań: wiertarki, piły, szlifierki, młotowiertarki, młoty wyburzeniowe, wiertarki udarowe, odkurzacze i wiele innych. Aby spełnić różne wymagania różnorakich urządzeń i zastosowań, ich akumulatory działają na różnych platformach woltowych. Są one określone przez napięcie np. 12 V, 22 V lub 36 V oraz pojemność amperogodzin (Ah), np. 2.6 Ah, 5.2 Ah lub 8.0 Ah.

Ale co oznaczają te wszystkie liczby i jak możesz rozpoznać, jaka jest naprawdę wydajność akumulatora?

Ilość energii zgromadzonej w akumulatorze jest miarą nakładu pracy, jaką można wykonać przy ładowaniu akumulatora. Taka zawartość energetyczna podana jest w watogodzinach (Wh). Jedna watogodzina to napięcie (V), które zasila akumulator, pomnożone przez ilość ładunku (Ah), którą może pomieścić akumulator. Takie podanie watogodzin wskazuje jak wydajne jest urządzenie, tj. ile otworów można wywiercić np. w ciągu jednej godziny: