Ólomsavas és lítium-ion akkumulátorok

Miért választottunk lítium-ion akkumulátort az elektromos gyermekautókhoz?

A technológiai fejlődéssel összhangban, és azzal a törekvéssel, hogy környezetkímélőbb termékeket kínáljunk, bemutatjuk lítium-ion akkumulátoros elektromos gyermekjárműveink új sorozatát. Ebből a cikkből többet megtudhat az akkumulátorok tulajdonságairól, valamint arról, milyen hatással van ez a változás a felhasználókra és a környezetre.

Mik azok a lítium-ion akkumulátorok?

A lítium-ion (Li-ion) akkumulátorok olyan újratölthető energiatárolók, amelyekben töltés és kisütés közben lítiumionok szállítják az elektromos töltést az anód és a katód között.

Legfontosabb tulajdonságaik:

• nagyobb energiasűrűség,
• hosszú élettartam a töltési ciklusok számát tekintve,
• szélesebb üzemi hőmérséklet-tartomány.

Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően számos eszközben alkalmazzák őket – a hordozható elektronikától, például a mobiltelefonoktól, laptopoktól és táblagépektől kezdve egészen az elektromos autókig, buszokig és rollerekig.

A megújuló energiát hasznosító rendszerekben, az elektromos kéziszerszámokban és az orvostechnikai eszközökben is használják őket.

Hogyan épülnek fel a lítium-ion akkumulátorok?

A lítium-ion akkumulátorok tervezésekor a hatékonyság, a biztonság és a hosszú élettartam áll a középpontban. Felépítésük az egyik fő oka annak, hogy jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a hagyományos ólomsavas akkumulátorok, különösen az elektromos gyermekautókban.

A lítium-ion akkumulátor felépítése röviden:

Alapvető alkotóelemek

A lítium-ion akkumulátorok könnyű anyagokat, például lítiumvegyületeket és grafitot tartalmaznak. Az egyes alkotóelemeket korszerű csatlakozók kötik össze, és zárt, többrétegű burkolatban helyezkednek el. Az ólomsavas akkumulátorokban nehéz ólomlemezek és maró hatású kénsav található, ami több hátránnyal jár.

A cellák felépítése

A lítium-ion akkumulátorok cellái hengeres, prizmatikus vagy tasakos (pouch) kialakításúak lehetnek. Ezek a kompakt megoldások hatékonyan használják ki a rendelkezésre álló helyet, csökkentik a tömeget, és nagy teljesítményt tesznek lehetővé. Az ólomsavas akkumulátorok cellái terjedelmesebbek, a savba merülő nehéz ólomlemezek miatt nehezebbek, és több helyet foglalnak.

Többrétegű védelem

A lítium-ion akkumulátorok háromrétegű védőszerkezettel rendelkeznek, amely segít megelőzni a szivárgást, és védi az akkumulátort a hőmérséklet-ingadozástól, az ütésektől és a nedvességtől. Az ólomsavas akkumulátoroknak általában egyszerű műanyag házuk van, amelyből sérülés esetén sav vagy savgőz juthat ki.

Akkumulátor-felügyeleti rendszer

A lítium-ion akkumulátorok beépített akkumulátor-felügyeleti rendszerrel (BMS) rendelkeznek, amely folyamatosan figyeli a feszültséget, a hőmérsékletet és a töltöttségi szintet. Így segít megelőzni a túltöltést és a túlmelegedést, védi az egyes cellákat, és meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát. Az ólomsavas akkumulátorokban nincs ilyen rendszer, ezért rendszeres kézi karbantartást igényelnek.

Miért váltják fel az ólomsavas akkumulátorokat lítium-ion akkumulátorok?

A lítium-ion akkumulátorok számos előnyt kínálnak az ólomsavas akkumulátorokkal szemben. Ez is az oka annak, hogy ezt az újabb technológiát egyre gyakrabban alkalmazzák.

Nagyobb energiahatékonyság

A lítium-ion akkumulátorok kisebb helyen több energiát képesek tárolni, mint az ólomsavas akkumulátorok. Töltés és kisütés közben kisebb az energiaveszteségük, ami hozzájárul a jobb teljesítményhez és a hosszabb üzemidőhöz.

Hosszabb élettartam

A lítium-ion akkumulátorok több mint 1000 töltési ciklust bírnak, ami nagyjából 3–5 évnyi használatnak felel meg. Az ólomsavas akkumulátorok 200–300 ciklust bírnak, élettartamuk körülbelül 1 év, ezt követően teljesítményük jelentősen csökkenhet.

Kis tömeg és kompakt méret

A lítium-ion akkumulátorok akár 70%-kal könnyebbek az ólomsavas akkumulátoroknál. Kisebb tömegük javítja a hordozható eszközök és a nagyobb járművek sebességét, hatékonyságát és kezelhetőségét. Az elektromos gyermekjárművekben emellett csökkenti a motor terhelését, és hozzájárul a biztonságosabb vezetéshez.

Gyorsabb töltés

A lítium-ion akkumulátor 2–4 óra alatt teljesen feltöltődik. Az ólomsavas akkumulátorok töltése 8–12 órát, esetenként még többet vesz igénybe. A lítium-ion akkumulátorok így jelentősen lerövidítik a töltési időt.

Stabil teljesítmény

A lítium-ion akkumulátorok szinte a teljes lemerülésig stabil feszültséget biztosítanak. Használaton kívül jobban megőrzik a tárolt energiát, mint az ólomsavas akkumulátorok. Az ólomsavas akkumulátorok fokozatosan veszítenek a töltésükből, és teljesítményük már a teljes lemerülés előtt érezhetően csökkenhet.

Alacsony karbantartási igény

A lítium-ion akkumulátorok zártak, ezért nem kell vizet utántölteni bennük, és a korróziót sem kell ellenőrizni. Az ólomsavas akkumulátoroknál szükség lehet a vízszint rendszeres ellenőrzésére és a víz utántöltésére. A lítium-ion akkumulátorok ezért egyszerűbben használhatók, és nem igényelnek ilyen karbantartást.

Hőmérséklet-tűrés

Az ólomsavas és a lítium-ion akkumulátorokban eltérő kémiai folyamatok zajlanak. Az ólomsavas akkumulátorok teljesítménye fagypont alatti hőmérsékleten 30–50%-kal is csökkenhet. A lítium-ion akkumulátorokban található vegyületek lehetővé teszik, hogy az ionok alacsony hőmérsékleten is könnyebben mozogjanak, így ezek az akkumulátorok hidegben kapacitásuk nagyobb részét megőrzik.

Kisebb környezeti terhelés

Az ólomsavas akkumulátorok három fő anyagot tartalmaznak: 1) ólmot – mérgező nehézfémet, amely szakszerűtlen újrahasznosítás esetén súlyosan károsíthatja a környezetet és az emberi egészséget; 2) kénsavat – erősen maró hatású anyagot, amelynek kezelése veszélyes, és amely a talajba vagy a vízbe jutva komoly kockázatot jelent; 3) műanyag burkolatot, amely idővel megsérülhet, és ilyenkor a tartalma kiszivároghat.

A lítium-ion akkumulátorok a következő anyagokat tartalmazzák: 1) lítiumot, amely kevésbé mérgező, mint az ólom, és újrahasznosítható; 2) fémeket, például kobaltot, nikkelt és mangánt, amelyek újrahasznosíthatók, és új akkumulátorokban ismét felhasználhatók; 3) alumíniumot és rezet, amelyek szintén újrahasznosíthatók; 4) háromrétegű védőburkolatot, amelynek funkciói a következők:

• A belső cellaburkolat biztonságosan magába zárja az aktív anyagokat és az elektrolitot.
• A hőálló védőréteg segít megelőzni a külső sérüléseket, és szigetelést biztosít.
• Az ellenálló külső burkolat védi az akkumulátort az ütésektől és a nedvességtől.

Miért tértünk át a lítium-ion akkumulátorokra?

Az elektromos gyermekautókban a lítium-ion akkumulátorok az ólomsavas akkumulátorokhoz képest a következő előnyökkel járnak:

Hosszabb menetidő egy feltöltéssel

Egy feltöltéssel a gyerekek 30–50%-kal hosszabb ideig használhatják az elektromos járművet, mint ólomsavas akkumulátorral.

Gyorsabb töltés

A lítium-ion akkumulátor 2–4 óra alatt feltöltődik, míg az ólomsavas akkumulátornak ehhez 8–12 órára van szüksége.

Kisebb tömeg és egyszerűbb kezelés

A lítium-ion akkumulátorok akár 70%-kal könnyebbek az ólomsavas akkumulátoroknál. Ennek köszönhetően a gyerekek könnyebben irányítják a járművet, a szülők pedig könnyebben hordozzák.

Egyenletes sebesség

A lítium-ion akkumulátor a lemerülésig stabil teljesítményt nyújt, így a jármű használat közben nem lassul le számottevően.

Hosszabb élettartam

A lítium-ion akkumulátorok több mint 1000 töltési ciklust bírnak, és 3–5 évig kitartanak. Az ólomsavas akkumulátorok 200–300 töltési ciklust bírnak, és intenzív használat mellett körülbelül 1 évig tartanak ki.

Karbantartásmentes működés

A lítium-ion akkumulátoroknál nincs szükség vízutántöltésre, és a korróziót sem kell eltávolítani.

Jobb hőmérséklet-tűrés

A lítium-ion akkumulátorok különböző hőmérsékleti viszonyok között, fagyos időben is stabil teljesítményt nyújtanak.

Beépített biztonsági funkciók

A lítium-ion akkumulátor zárt, háromrétegű szerkezete védi az áramköröket, és segít megelőzni a szivárgást, a túltöltést és a rövidzárlatot.

Környezetkímélőbb technológia

A lítium-ion akkumulátorok kevesebb mérgező anyagot tartalmaznak, mint az ólomsavas akkumulátorok. Könnyebben újrahasznosíthatók, és kisebb a környezeti terhelésük.

Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a lítium-ion akkumulátorok hosszú távon gazdaságosabb, környezetkímélőbb és biztonságosabb választást jelentenek a szülők és a gyerekek számára.