A hordozható készülékek folyamatosan fejlődnek, és míg méretük folyamatosan csökken, addig a teljesítményük egyre növekszik. A mai, magasabb teljesítőképességű processzorok mind több energiát fogyasztanak; a felhasználók pedig az egyre tartósabb, gyorsabban tölthető, s egyidejűleg könnyebb és kisebb akkumulátorokat keresik

Ezen alkalmazások akkumulátorai egyre magasabb energiasűrűséggel rendelkeznek, mivel a gyártók új kémiai összetételű, újratölthető elemeket alkalmaznak, mint például lítiumion és lítiumpolimer akkumulátorokat, amelyeket professzionális és ipari fogyasztók egyaránt használnak.
Az újraölthető lítiumion akkumulátorok azonban nem összetévesztendőek a nem újratölthető lítiumelemekkel. A lítiumion akkumulátorok nem véletlenül kedveltek a hordozható készülékek terén, mivel az egyik legjobb energia-súly aránnyal rendelkeznek, nincs memóriaeffektusuk, továbbá kisebb önkisülésük révén lassan merülnek le, ha nincsenek használatban. Ezen előnyök mellett a lítiumion akkumulátorok magas energiasűrűségüknek köszönhetően egyre keresettebbek az elektromos meghajtású járművek, a légi és űrkutatási, valamint hadi felhasználás terén. A gyártók egyesítik a kutatás és fejlesztés területén történő felismeréseket a technológiával, így folyamatosan javítják az akkumulátorok energiasűrűségét, élettartamát, biztonságosságát, és csökkentik az előállítás költségét.

A lítiumion-technológia fejlődése

A lítiumpolimer-technológia a lítiumion akkumulátorok továbbfejlesztett változata, amelyben a lítium-só elektrolit egy szilárd polimer kötőanyagban található, és nem egy szerves oldatban, mint a lítiumion akkumulátorok esetében. E módszer előnye többek között az alacsonyabb gyártási költség, az akkumulátorok stabil szerkezete és a különféle csomagolási formákhoz való illeszthetősége. Ezáltal ezen akkumulátorokkal - ugyanúgy, mint a lítiumion cellákkal - a legkülönfélébb feszültségű és kapacitású elemcsomagok gyárthatóak, amelyek mindegyike a kapacitásához viszonyítva rendkívül könnyű. A cilinderes lítiumion cellákkal ellentétben, amelyeket egy kemény fémtok vesz körül, a lítiumpolimer akkumulátorok celláit lágy tokozásban készítik, ezáltal a gyártók lényegesen rugalmasabbak a különböző formájú tokok tervezésekor, például a mobiltelefonokba, illetve más kézikészülékekbe való illesztéskor.
Ezen technikai és mechanikai előnyök ellenére a lítiumpolimer akkumulátorok gyártóinak különféle kihívásokkal kellett megküzdeniük, hogy meg tudjanak felelni a felhasználók elvárásainak, különösen a rövidebb feltöltési időt és a lassabb lemerülést illetően.
A lítiumion akkumulátorokkal szemben a lítiumpolimer elemek gyorsabban használódnak el. Ugyanakkor a gyártóknak sikerült elérniük, hogy az akkumulátorok kapacitása csupán az 500. töltés és kiürülés után essen vissza az eredeti kapacitás 80%-ára. A lítiumpolimer cellák egy másik változatának, az úgynevezett "újratölthető lítium-vékonyrétegű akkumulátoroknak", több mint 10 000 ciklus az élettartama.
A lítiumpolimer akkumulátorokat általában több mint egy óráig kell tölteni ahhoz, hogy teljesen feltöltődjenek. A legújabb szerkezeti fejlesztések megnövelték a cellák teljes lemerülési idejét - duplájáról akár 15-, avagy 30-szorosára. Az újabb szerkezetek sokkal gyorsabb feltöltődést kínálnak (kb. 5 perc alatt 90%-ot), ami főleg az elektromos szerszámok, elektromos meghajtású autók és a szórakoztatóelektronika számára jelent előnyt.

Segítség a töltőáramkör-fejlesztés számára
Nemcsak a feltöltődési idő foglalkoztatja azokat a fejlesztőket, akik lítiumpolimer áramforrást kívánnak alkalmazni. A töltőáramkörök fejlesztése is nagy odafigyelést igényel. A csepptöltés a lítiumelemeknél nem alkalmazható, mivel a lítiumion akkumulátorok vegyi összetétele miatt a túltöltés károsítja a cellákat. A következmények veszélyesek lehetnek, például a lítiumfém galvanizálódhat.
Alapvető fontosságú, hogy az akkumulátorok egyenletesen töltődjenek, míg minden egyes cella eléri a jellegzetes 4,2 V-os feszültséget. Ezek után a töltőfeszültséget fokozatosan csökkenteni kell, miközben a cellák feszültsége változatlanul 4,2 V marad, s a töltőáram a kezdeti áram 10%-ára csökken. Ekkor az akkumulátor 100%-osan feltöltöttnek tekintendő. Másodlagos biztonsági intézkedésként sok lítiumpolimer töltőkészülék tartalmaz egy töltési időkorlátot, amely egy megszabott időtartam (általában 90 perc) elteltével megállítja a töltés folyamatát.

Ahhoz, hogy a fejlesztők könnyebben meg tudjanak küzdeni az efféle komplex kihívásokkal, sok gyártó kínál töltésmérő készletet, amely meggyorsítja a fejlesztés folyamatát. Az ilyen készletek, mint például a VARTA Microbattery készlete, az akkumulátor-áruválasztékból származó termékminták mellett bedugható áramellátót, nyomtatott huzalozású panelra szerelt töltőáramkört és hozzá tartozó dugaszolócsatlakozót tartalmaznak. Továbbá a kedvelt töltő IC-k alapján készült referenciakostrukciók, mint pl. a Texas Instruments BQ24014 Charge Management Chip, tartoznak hozzá tesztkivezetésekkel ellátva, melyek leegyszerűsítik a mérést és a további áramköri elemek csatlakoztatását.
Mivel a töltési idő, a kapacitás, valamint az akkumulátorok lemerülési aránya állandó vitapont, ezek a témák további innovációkat generálnak, amihez az akkumulátorgyártók egyre erősebb kutatási és fejlesztési törekvése jelenti a hajtóerőt. Herbert Schein, a VARTA Microbattery vezérigazgatója, megállapította: "Nagy a kereslet a műszakilag fejlett és jól megtervezett energiatárolók iránt. Egyre nő a magasabb teljesítményre képes akkumulátorok száma, például az újratölthető akkumulátorok terén. A VARTA Microbattery vállalat megfelel ezen elvárásoknak, az alapvető kutatási tevékenységének köszönhetően." A VARTA az új kutatási- és fejlesztési központ megerősített csapatával készül fel a jövendőbeli kihívásokra.
Mindennek ellenére némely alkalmazás terén még mindig a régimódi megoldások a legjobbak. A lítiumion és lítiumpolimer akkumulátorok korlátozott kimenőfeszültsége még mindig hátrány lehet, különösen a védőkapcsoló szükségessége miatt. Emellett a lítiumakkumulátorok szállítására vonatkozó kérdések is megoldandóak. A hagyományos technológiák gyakran megfelelőbb megoldásokat nyújtanak: Így egy 2,7 kg-os, tisztán ólomakkumulátor több mint 300 A-es áram leadására képes, ennek ellenére egy kézben hordható, és elég erős ahhoz, hogy elindítson egy nagy járművet.
A piacon található, több százféle akkumulátortípus között - amely a gombcellától a zselés ólomakkumulátorig terjed, és többtucatnyi különböző gyártótól származik - minden alkalmazásra megtalálható a megfelelő megoldás. A technológiától függetlenül minden fejlesztő egyazon feladattal áll szemben: azt a megoldást megtalálni, amely a lehető legjobban megfelel az akkumulátorok méretével, feszültségével, élettartamával, tömegével, hőmérsékletével s újratölthetőségével szembeni elvárásoknak, valamint a környezetvédelmi és biztonsági megfontolásoknak.

Az RS Components honlapja