A tévétávirányítók, konzol-kontrollerek, elemes gyerekjátékok miért nem lítiumíakkuval működnek?
2020 / 06 / 27 / Rácz Tamás
A tévétávirányítók, konzol-kontrollerek, elemes gyerekjátékok miért nem lítiumíakkuval működnek?
Ha a telefonok, laptopok, autók mind lítium-akkumulátorral mennek, miért bajlódunk a háztartásban még mindig eldobós ceruzaelemekkel?

A ceruzaelemet vagy hivatalos, szabványokban rögzített nevén AA illetve R6 formátumú elemet még 1907-ben(!) kezdte forgalmazni annak a cégnek a jogelődje, amely ma is az Energizer márka tulajdonosa. Az öt centi hosszú, 14 mm átmérőjű henger 1947-ben vált hivatalos szabadalommá. A ceruzaelemben lévő technika persze változott valamicskét évszázados története alatt, de ha azt nézzük, mekkora forradalom történt időközben a hordozható eszközök energiaforrásainak technológiájában, igen meglepő, hogy még egyáltalán léteznek nem újratölthető ceruzaelemek. És talán még meglepőbb, hogy a tévétávirányítóinkban a mai napig nem lítium-akkuk vannak, mint szinte minden új elektronikus eszközben.

A ceruzaelem egy elektrokémiai cella, mely kémiai energiát tárol, amely az elem pólusainak összezárásakor elektromos energiává alakul. Ennek részleteibe most nem megyünk bele, de aki szeretne egy kis kémiaórát, magyar nyelven ezen a nem igazán korszerű, viszont teljesen korrekt oldalon találja a reakcióegyenleteket, itt pedig egy jópofa grafikus leírást arról, hogyan is épül fel egy klasszikus szén-cink szárazelem.

A ma kapható ceruzaelemek közül a leggyengébb és legolcsóbb cink-szén alapú darabok kémiáját még 1866-ban írta le először egy Leclanche nevű francia tudós (ezt az elemet Leclanche-szárazelemnek is nevezik). Ezek 400-900 milliamperóra kapacitással rendelkeznek. A cink-klorid elemek energiatartalma 1000-1500 mAh, a legkorszerűbb alkálielemek pedig 1700-2850 mAh mennyiségű energiát tárolnak. Viszont még ezek kémiája is nyolcvan éves. (Hogy egy alkáli elemben milyen vegyi folyamatok zajlanak le a használat során, abban pedig itt lehet érdemes elmélyedni.)

Az újratölthető ceruzaelemek, pontosabban AA méretű akkumulátorok története a '70-es években kezdődött. Az első tölthető ceruzaakumulátorok olyan alkálielemek voltak, amelyek nem kezdtek szivárgásba és nem eregettek mérgező gázt, amikor újratöltötték őket. Az első, eleve újratölthetőnek szánt technológia a nikkal-kadmium akkumulátor volt, később pedig a nikkel-metálhidrid akku lett a háztartásokban leginkább elterjedt változat. Ezek azok a tölthető ceruzaakkuk, amelyeket meg tudunk venni az áruházakban.

A tölthető ceruzaakkuk ma már általánosságban jóval gazdaságosabb és mindenképp sokkal környezetbarátabb energiaforrások, mint az eldobható ceruzaelemek. Ahol mégis van értelme egyszer használatos elemet használni: kis fogyasztású eszközök vagy vész-energiaforrást igénylő eszközök. Faliórák, digitális órák, infratávirányítók, áramszünet esetére tartogatott, soha nem használt zseblámpák: ilyenekben indokolatlan a jóval drágább tölthető akkuk használata.


A ma elterjedt tölthető nikkel-metálhidrid ceruzaakku: hasznos és környezetbarát, de jóval lassabban tölthető és kisebb az energiasűrűsége, mint a lítium-alapú technológiának

Ami viszont zabálja az energiát, oda tölthető ceruzaakku való. Rádiófrekvenciás távirányítók (játékkonzol-kontrollerek, smart tévék komplikáltabb távirányítói, drónok, modellautók távirányítói), hordozható infotainment cuccok (amikbe egyáltalán még szabvány elem kell, nem integrált, gyári akku van bennük), komplexebb gyerekjátékok; ilyesmibe nem praktikus egyszer használatos elemet venni.

És most érkeztünk el a címbeni kérdéshez: ha az elektromos autók, mobiltelefonok, laptopok, villanybiciklik, rollerek ma már mind-mind a gyorsan tölthető és hosszú élettartamú lítiumalapú akkumulátorokat használják, miért nincs még ilyen technológia az összes ceruzaelem alakú akkuban is?

Legalább három okból. Az első, hogy a lítium-alapú akkumulátorok cellafeszültsége magasabb a hagyományos ceruzaelemekénél, ceruzaakkukénál. Fontos jellemzője az AA-elemeknek, hogy feszültségük egységesen körülbelül 1,5 volt. Értelemszerűen az elektromos kütyük, amelyeket ilyen elemekkel való megtáplálásra terveztek, nagyjából ekkora feszültséget igényelnek, elemenként. Az újratölthető akkuknak is nagyjából ekkora feszültségen kell működniük, hogy csereszabatosak lehessenek az elemekkel.

Ezzel szemben a lítiumítechnológiás cella 3,2-3,9 volt feszültségen működik, a legelterjedtebb Li-ion 3,6-3,7 voltos. Tehát nem elég simán csak ceruzaelem formájúra gyártani egy Li-ion akkut, a feszültséget is csökkenteni kell. Ezzel eljutunk a második okhoz: ha a feszültségszabályzó elektronikát is hozzávesszük az eleve drágább, ráadásul egy túltöltés elleni elektronikával már eleve felszerelt akku árához, extrém drága terméket kapunk. És itt a harmadik ok: a lítium-ion akku érzékenyebb, túlmerítésnél könnyen tönkremegy de fizikailag is sérülékenyebb, sőt: tűz- és robbanásveszélyesebb, mint a klasszikus ceruzaelem, ceruzaakku. Gyerekjátékokba, ide-oda dobált távirányítókba rakni drága és sérülékeny, de gyakran lemerülő, gyakori ki-beszerelést igénylő eszközöket: rizikós, anyagi és balesetvédelmi szempontból egyaránt.

Mindennek ellenére létezik AA-formájú lítium-akku. A 14500 kódjelű változat 3,7 voltos, ez nem alkalmas a normál ceruzaelemek sima helyettesítésére. Bolti kereskedelemben, mezei felhasználók számára nem is nagyon elérhető, inkább ipari felhasználásra, termékek gyártóinak kínálják őket.

De bizony vannak lakossági vásárlásra fejlesztett, elektronikusan másfél voltra szabályzott, AA-formájú lítium-ion akkumulátorok is akár fantasztikus dizájnnal, közvetlen USB-tölthetőséggel:


Egy csodálatos dizájnnal rendelkező másfél voltos lítium-ion ceruzaakku a Banggood-ról, de az E-Bay is az Aliexpress is sokféle hasonló cuccot kínál

Ezek ára viszont sajnos a komplikált műszaki tartalomnak megfelelő. Míg az E-Bayen 5 euróért négyesével utánunk dobálják a 2850 mAh kapacitású Ni-MH akkukat, a 3,7 voltos, a ceruzaelemek helyettesítésére nem is alkalmas lítiumakkuk kb. négyszeres egységáron, darabonként öt euróért kaphatók, a másfél voltos, 3000 mWh-s (másfél volton 2000 mAh-s) változat pedig még ennek háromszorosáért, darabonként 15 eurótól kapható. Egy ceruzaakku - ötezer forintért.

Tehát háztartási szinten egyszerűen nem éri meg a lítium, ezért nem használunk - még - korszerű áramforrást minden kis vacakban és ezért érhető el ma is a másfél évszázados technológiájú, nagyon olcsó elem a legdrágább lapostévé távirányítójához is.

Ha tetszett ez a cikk, kövess minket a Facebookon is!

 

 


Ezek is érdekelhetnek

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.