Az elmúlt évtizedekben az elektromos eszközök általános elterjedésével párhuzamosan egyre nagyobb figyelem fordult a hatékonyabb elektromos energia tároló eszközök felé. Sokáig szinte egyeduralkodó volt az ólom-savas akkumulátor. Relatíve olcsón előállítható hagyományos ólom akkuknak azonban több olyan hátránya van, ami korlátozott használhatóságot biztosít sok mai eszköz esetén. Általános tendencia, hogy a cél az egyre könnyebb és egyre nagyobb energia sűrűségű tárolók fejlesztése. Az ólom-savas akkuk ezeknek a kritériumoknak nem tudnak megfelelni: nehezek és a fajlagos energia tároló képességük is elmarad a mai modern akkukhoz képest (egy ólomsavas akkuk 40-45Wh/kg energiatároló képességű, míg egy modern lítium akku 250Wh/kg energiasűrűséget is elérhet).

Ma a legelterjedtebb akku típusok lítium-ion alapúak. A lítiumos akkuk ugyanakkor eltérő kezelést igényelnek a régi, ólomsavas akkukhoz képest. Azért, hogy tartósan tudjuk használni ezeket az eszközöket, bejegyzésünkben rövid ismertetőt próbálunk adni az általunk forgalmazott elektromos robogók és elektromos kerékpárok lítium-ion akkuinak a helyes használatához

Milyen a lítiumos akku?

A járműveknél használt lítium akkukban általában 3,2V-4,2 V feszültségű cellák vannak (akkutípus függvényében). A cellák típusonként jellemző feszültség tartományt képesek elviselni, amire kimondottan ügyelni kell. Minden akkucellához a gyártó megadja, hogy mekkora a minimálisan és maximálisan megengedhető kapocsfeszültség, amit komolyan kell venni, mert bármelyik irányban lépi túl a cella feszültsége az előírt értéket, az az akku cella jelentős élettartam csökkenését idézi elő.

Lítium akku töltési folyamata

Az első nagy különbség a hagyományos ólomsavas akkuk és a lítiumos akkuk között a töltési folyamatnál fedezhető fel.

Túltöltés

Az ólomsavas akkucellák (általában 6 db akku cella van sorba kötve) eltérő feszültségei esetén a túltöltési folyamat során a túltöltött cellákba táplált plusz energia vízbontásra fordítódik, így ott a túltöltés nem okoz kimondottan nagy problémát (nem gondozásmentes akkuk esetén az elpárolgott folyadékot pótolni kell).

A lítium cellák esetén azonban nincs ilyen folyamat és az akku cellák nem tudják elviselni a túltöltést. A cellák túltöltése során lítium ion csapódik le az anódon, a katódon elindul egy oxidációs folyamat, ami szén-dioxid gázt fejleszt, miközben megnő a cella hőmérséklete. A megnövekedett hőmérséklet deformálja a cellát, megsérül és gyakran ki is gyullad.

A túltöltés elkerülése miatt a töltőnek felügyelnie kell az egyes cellák végfeszültségét és ha az elérte a meghatározott értéket, akkor a töltést le kell állítani.

Ezekből következik az egyik legfontosabb szabály: minden akkut csak a saját töltőjével szabad tölteni!

Idegen töltők nem feltétlen ugyanarra a végfeszültségre töltenék a cellákat ami a cellák károsodását vonja maga után.

Mélykisülés

Sajnos a lítium akkuk nem csak a túltöltésre, de a mélykisülésre is érzékenyek. Mélykisülésről akkor beszélünk, ha az akku cella kapacitása teljesen lecsökken (kisült), a cella feszültsége a megadott feszültség tartomány alsó értékét sem éri el. Mivel a járművek általában megakadályozzák az akku mélykisülését, így a mélykisütött állapot általában akkor következik be, ha az akkukat lemerült állapotban tároljuk és az a tárolás során tovább merül.

Ekkor a az elektródákon apró kristályok képződnek melyek az elektródákat elválasztó szeparátor fóliát átszúrhatják. Ez elsőként megnövekedett önkisülést eredményezhet, de könnyen cellazárlatot is, ami ha a töltés végfolyamatában keletkezik (amikor a cella már majdnem készre van töltve), a cella robbanását eredményezi.

A mélykisülés elkerülése érdekében ezért rendszeresen ellenőrizni kell a használaton kívüli akkumulátort is és szükség esetén tölteni kell.

Hogyan töltsük az akkut?

A lítium-ion akkuk jóval hosszabb élettartamúak, lényegesen magasabb töltési ciklust képesek elviselni a korábbi akkufajtákhoz képest. Nem jelentkezik a memóriaeffektus hátrányos jelenséges sem, ami a korábbi nikkel-cadmium akkuk egyik fő hátránya volt.

A lítium akkuk esetében is döntő fontosságú, hogy mikor és mennyi ideig töltjük.

Egy lítium-ion akkumulátor 40-80 százalékos töltöttségi szinten érdemes használni és érdemes elkerülni azt, hogy az akku kapacitása a 30%-os érték alá csökkenjen.

Az akku töltési folyamata több szakaszból áll. A töltöttség végén a cellafeszültség a felső, tartási értéken marad, a kezdeti töltőáram az eredeti értékének a töredékére esik. A töltőáram növelése nem sokkal csökkenti a töltési folyamat teljes idejét, mivel a töltés záró szakasza hosszabb lesz. A gyorstöltők jóval nagyobb töltőárammal indítanak és a 70-80%-os kapacitást akár 30-40 perc alatt is elérheti az akku, de a záró töltési ciklus több órát is igénybe vesz. Ugyanakkor minél nagyobb a töltőáram, annál rövidebb lesz az akku élettartama.

Az akkumulátorok kapacitása csökken, ha túl sok ideig maradnak a töltőkészülékben, hiszen éppen a töltés utolsó szakasza a legmegterhelőbb. Csepptöltés felesleges alkalmazni, mert a lítium cella nem képes elviselni a túltöltést! Ehelyett időszakonként (körülbelül három hetente) célszerű egy teljes töltési ciklust végig vinni, mely tartalmazza a záró töltést, ami pótolja az akku kismértékű önkisülését.

Mikor töltsük az akkut?

Korábbiakban láttuk, hogy el kell kerülni az akku mélykisülését, a töltési ciklus záró szakasza viszonylag hosszú.

Az akku kisütési mélysége (a kapacitás csökkenésének a mértéke: pl. 60% kisütési mélység esetén az eredeti 100%-os kapacitás 40%-ra csökken) és az akku maximális töltési ciklusainak a száma exponenciálisan viszonyul egymáshoz (ld. ábrát). Azaz nem ugyanaz az érték adódik a teljes leadott kapacitásra az akku élete során, ha az átlagos kisütési mélység eltérő. Ha rendszeresen nagy a kisütése az akkunak (szinte teljesen lemerült), amikor töltőre kerül, akkor drasztikusan csökken az elérhető töltési ciklusok száma és hiába kell „ritkábban” tölteni az akkut, az akku által felvett teljes kapacitás kisebb lesz, mintha gyakrabban, kisebb mennyiségeket töltünk.

Tehát a töltési folyamatot érdemes megkezdeni akkor, amikor az akku kapacitása még az 50% körüli szintet éri el és érdemes a töltést addig végezni, hogy a megterhelő záró töltési ciklust csak időnként végezzék el a korábban írtak szerint (kb. 90%-ra érdemes tölteni az akkut).

Egyéb, az akku élettartamát, kapacitását befolyásoló tényezők

Hőmérséklet

Az akku által felvett és leadott áram mennyiség a hőmérséklet függvényében változik. Az akku töltését nem érdemes hideg időben megkezdeni. Ilyen esetekben célszerű az akkut eltávolítani a járműből, szobahőmérsékletű helyen rövid ideig tárolni és csak a felmelegedés után megkezdeni az akku töltését.

Akku elöregedés

A töltés/merülés ciklusok során a rendelkezésre álló lítium-ionok száma csökken és ez kapacitás csökkenést

Tárolás

Az akkut célszerű 15-20 celsius fok közötti, száraz helyiségben kell tárolni, napfénytől és közvetlen hőtől pedig óvni kell.

Soha nem szabad az akkukat hideg, tartósan 0 fok alatti helyiségben tárolni! Tárolás előtt az akkut teljes töltési ciklussal fel kell tölteni és az akkufeszültséget a mélykisülés elkerülése érdekében rendszeresen ellenőrizni kell!

Az akku újra használata előtt egy teljes töltési ciklust el kell végezni.