Znovunabíjitelné alkalické baterie RAM (2)

Přinášíme druhou část materiálu věnovanou znovunabíjitelným alkalickým bateriím RAM (Rechargeable Alkaline Mangane...


Přinášíme druhou část materiálu věnovanou znovunabíjitelným alkalickým bateriím
RAM (Rechargeable Alkaline Manganese), u jejichž zrodu stála kanadská firma
Battery Technologies, Inc. (BTI), která má tuto technologii celosvětově
chráněnu asi 32 patenty. V minulém čísle jsme popsali histo-rii vzniku baterií
RAM, stručně jsme vás seznámili s jejich vlastnostmi, popsali konstrukci článku
a chemické reakce, které v něm probíhají. Tentokrát se vrátíme podrobněji k
vlastnostem článku RAM a porovnáme ho s jinými typy baterií.
Metody nabíjení baterií RAM
Během nabíjení je užíván proudový zdroj k uvedení aktivních chemikálií systému
do jejich vysokoenergetického stavu. V případě baterie RAM se zvyšuje oxidace
MnOOH na vybité kladné elektrodě na MnO2 a ZnO v negativní elektrodě je
redukován na metalický zinek.
MnOOH může dále oxidovat na vyšší oxidy, výsledkem je však snížení
znovunabíjitelnosti. K dosažení optimální životnosti je tedy třeba správné
nabíjení, napětí nabitého článku by nemělo přesáhnout 1,65 až 1,68 V, nabíjecí
proud 0,5 A.
Existuje řada různých nabíjecích metod v závislosti na aplikaci. Všechny však
potřebují řízení napětí, které zabrání příliš vysokému napětí na článku RAM.
Nutnost nabíjení při řízeném napětí vede k potřebě použít zvláštní nabíječe
baterií RAM.
Srovnání s jinými druhy baterií
Uživatel má dnes na výběr z několika populárních elektrochemických systémů.
Jsou to v zásadě primární články a baterie pro jedno užití a znovunabíjitelné
články a baterie.
Začněme u primárních článků. Zde se nabízejí především zinečnato-uhlíkové a
zinečnato-chloridové baterie. Jsou často označovány jako výkonné baterie pro
široké užití. Jedná se o tradiční, nejméně drahé systémy. Mají relativně nízký
výkon, krátký život, špatně drží náboj, zejména jsou-li uskladněny při vysoké
teplotě.
Alkalické (Alkaline Manganese Dioxide) baterie jsou novější a stále roste
jejich podíl na trhu oproti výše zmíněným typům. Mají vyšší výkonnost, delší
život, lépe drží náboj, obzvláště při vysokých teplotách uskladnění. Mají však
i přiměřeně vyšší cenu než zinečnato-uhlíkové a zinečnato-chloridové baterie.
Nyní jsou dostupné bez rtuti a mohou tedy být bezpečně vloženy do domovního
odpadu.
Jak už je koneckonců uvedeno výše, ani jeden z těchto primárních systémů není
navržen k tomu, aby byl znovu nabíjen. Jestliže tak přesto činíte, může dojít k
jejich vytečení s možností zničení zařízení, v němž jsou používány.
Srovnání se sekundárními články
Podívejme se nyní ještě na znovunabíjitelné články a baterie.
Olověné akumulátory představují tradiční systém, který se však díky své poměrně
vysoké váze častěji užívá v nepřenosných aplikacích, tedy v automobilech, pro
záložní zdroje apod. Akumulátory se užívají i v některých přenosných aplikacích
s požadavky na velmi vysoký výkon a kapacitu. Vyšší napětí na článek (2 V)
zabraňuje v jejich užití u aplikací navržených pro zinečnato-uhlíkové,
zinečnato-chloridové nebo alkalické 1,5V články. Olověné akumulátory jsou
obvykle recyklovány, aby se zabránilo vstupu olova do prostředí. Niklokadmiové
články, často označované "jako NiCd", užívala v uplynulých letech většina
zařízení. Články dávají vysoký výkon, ale mají "paměťové" problémy a velmi
špatně drží kapacitu, zvláště při vysokých teplotách. Vyžadují zvlášt-ní
zacházení nebo recyklování, protože obsahují kadmium. Jsou mnohem dražší než
baterie RAM.
Nikl-metal hydridové články jsou novější něž NiCd články. Mají trochu vyšší
kapacitu, ale hůře ji drží. Substituce metalhydridu za kadmium redukuje
problémy se znečištěním prostředí. NiMH články jsou však mnohem dražší než NiCd
články.
Lithium-iontové články představují modernější systém. Mají vyšší pracovní
napětí na článek než články RAM, NiCd a NiMH. Vyznačují se nižší kapacitou
(Ah), ale vyšší energetickou hustotou (Wh/l), která je důsledkem vyššího
pracovního napětí. Striktně vyžadují řízené nabíjení a vybíjení, aby byla
zajištěna bezpečnost uživatele. Jsou bezpečnější než jiné lithiové systémy,
nicméně byly již popsány 2 případy požáru jimi způsobené. Největším problémem
je cena. Články jsou mnohem dražší než jiné systémy.
Výhody technologie RAM
Baterie pro jedno použití jsou užity jen jednou a odloženy. Baterie RAM může
být v závislosti na aplikaci a frekvenci znovunabíjení vybita a znovunabita 50
až 500krát. Dnes už se dokonce hovoří až o tisícinásobném využití této baterie.
Baterii RAM při jejím prvním cyklu můžeme provozovat 4krát déle než zinečnato-
uhlíkovou baterii pro jedno použití a vydrží 70 až 90 % času života alkalické
baterie pro jedno použití. Během celého svého životního cyklu může baterie RAM
reálně nahradit minimálně 40 až 200 zinečnato-uhlíkových baterií či 10 až 50
alkalických baterií pro jedno použití.
Znovunabíjecí podstata bate-rií RAM vede k redukci odpadů i k úspoře ceny.
Podívejme se nyní, jaké výhody přináší užití baterií RAM ve srovnání s NiCd
akumulátory.
Baterie RAM mohou při prvním nabití nabídnout 2,5krát delší provozní dobu než
NiCd baterie a delší nebo srovnatelnou provozní dobu po prvních 25 cyklů, pokud
dochází k jejich plnému vybíjení.
NiCd baterie obsahují přibližně 18 % kadmia. Kadmium, těž-ký kov, je
klasifikován jako nebezpečný odpad. Baterie RAM neobsahují jakékoliv těžké kovy.
Při pokojové teplotě 25o C si baterie RAM podrží 80 % své kapacity po dobu 5
let. Za stej-ných podmínek NiCd baterie udrží 80 % své kapacity po dobu kratší
než měsíc.
Baterie RAM mají tu výhodu, že jsou plně nabité a připravené k užití už v
okamžiku koupě. Drží svůj náboj, i když jsou používány. NiCd baterie, které
musí být po koupi nejprve nabity, se vyrábějí ve vybitém stavu. Při užití se
rychle vybíjejí.
K získání optimálního výkonu musí uživatelé NiCd baterií tyto baterie před
nabíjením zcela vybít. Není-li tato procedura dodržena, provozní doba během
cyklu se časem zkracuje. Baterie RAM může být před nabíjením vybita buď jen
částečně, nebo úplně. Nabíjení baterií RAM jen po částečném vybití naopak zvýší
dobu provozu těchto baterií.
Výrobní cena baterií RAM je přibližně o 65 % nižší než výrobní cena NiCd
baterií. V USA představuje prodejní cena baterií RAM, které jsou prodávány pod
značkou RENEWAL, přibližně polovinu ceny NiCd baterií.
Průměrná doba, po kterou je baterie užívána, je určena "množstvím paliva v
nádrži" a spotřebou zařízení, které je užívá. Jednorázově užitá alkalická
primární baterie velikosti "AA" dává kapacitu 1,5 až 2,2 Ah, zatímco buňka RAM
má k dispozici kapacitu mezi 1,2 až 1,8 Ah (NiCd akumulátor pouze 500 mAh),
pochopitelně v závislosti na podmínkách užití. V každém pozdějším cyklu je
kapacita článku RAM menší. Každé zlepšení technologie má však za následek
zvýšení rychlosti vybíjení. Dá se tedy řící, že jedna baterie RAM nahradí
přibližně 10 primárních alkalických baterií, když baterii RAM plně vybijeme v
každém cyklu a více než 50 primárních alkalických baterií, když tuto baterii
vybíjíme častěji.
8 1419 / jam









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.