Olipa kyseessä sitten digitaalikamerat, kodin turvajärjestelmät tai kauko-ohjattavat laitteet, jotka vaativat luotettavaa virransyöttöä, Energizer Ultimate Lithium AA -paristot tarjoavat luotettavia energiaratkaisuja. Ne on valmistettu kertakäyttöisistä kennoista, joissa hyödynnetään puhdasta litiumkemiaa, mikä takaa suuremman tehon ja pitkän käyttöiän.
Ne kestävät lukuisia lataus- ja purkausjaksoja ja voivat säilyä jopa 20 vuotta varastoituna, mutta voivat räjähtää voimakkaasti, jos niitä käsitellään väärin.
Jännite
Litiumakkujen jännite vaihtelee käytön ja jäljellä olevan varauksen mukaan, ja se voidaan helposti mitata volttimittarilla kytkemällä mittarin johtimet akun plus- ja miinusnapaisiin. Juuri pakkauksesta otetun pariston avoimen piirin jännite (OCV) on yli 1,5 V; sen sijaan jo osittain tyhjentyneestä riistakamerasta otetun pariston OCV on tätä tasoa alhaisempi.
Energizer Ultimate Lithium -paristoilla on kaksinkertainen käyttöikä ja pidempi säilyvyysaika kuin tavallisilla AA-alkaliparistoilla, ja niiden itsestään purkautuminen on vähäisempää. Tämä tarkoittaa, että voit tallentaa muistoja digitaalikameralla, suojata kotisi älykkäillä turvajärjestelmillä tai hallita kauko-ohjattavia laitteita pidempään ilman, että sinun tarvitsee huolehtia pariston vaihtamisesta aina, kun se loppuu.
Jokaisella laitteella on erilaiset virrankulutusvaatimukset, minkä vuoksi akkuja on neljää eri kokoa: AA, AAA, C ja 9 V. Näistä akuista AA-akkuja käytetään yleisimmin kellojen, lelujen ja kaukosäätimien virranlähteenä; muita yleisiä käyttökohteita ovat taskulamput, kannettavat radiot ja soittimet.
Ladattavia AA-paristoja on saatavilla eri kemiallisilla koostumuksilla: nikkeli-kadmium-, nikkeli-metallihydridi- ja litium-ioni-paristoja. Litium-ioniakut (eli “li-ion-kennot”) ovat laajalti käytettyjä ladattavia AA-paristoja, joita käytetään älypuhelimissa ja tableteissa; ne tuottavat tyypillisesti 3,6–3,7 V kennoa kohti. Niiden koodinumero on yleensä 14500 AA:n sijaan.
Litiumparistoissa voi olla joko rautasulfidijauheesta ja grafiittijauheesta koostuva anodi tai elektrolyyttiin liuotetusta litiumyhdisteestä koostuva katodi, riippuen niiden kemiallisesta koostumuksesta. Alkaliparistoissa anodit koostuvat tyypillisesti sinkistä ja mangaanioksidista, kun taas katodeissa käytetään kalium- tai natriumhydroksidia, minkä vuoksi litiumparistot ovat huomattavasti tehokkaampia. Myös niiden erilainen kemiallinen koostumus lisää niiden kestävyyttä. Nämä paristot ovat ympäristöystävällisempiä kuin tavalliset alkaliparistot, sillä ne eivät sisällä kertakäyttöisissä alkaliparistoissa esiintyvää elohopeaa ja ovat noin kolmanneksen kevyempiä kuin perinteiset paristot; lisäksi niiden kierrätyksessä ei vapautu myrkyllisiä kemikaaleja ympäristöön.
Kapasiteetti
Litiumakkujen kapasiteetti mitataan milliampeeritunteina (mAh). Mitä suurempi milliampeerituntimäärä on, sitä enemmän energiaa litiumakku pystyy tuottamaan ja sitä pidempään se kestää ennen kuin tyhjeneminen alkaa; litiumakkujen milliampeerituntimäärä on huomattavasti suurempi kuin alkaliparistoilla, minkä vuoksi ne sopivat erinomaisesti paljon virtaa kuluttaviin laitteisiin, kuten digitaalikameroihin ja taskulamppuihin; niiden itsetyhjenemisnopeus on myös pienempi, mikä pidentää akun käyttöikää.
Litiumakkujen kemiallinen koostumus on avainasemassa niiden suorituskyvyn ja käytettävyyden kannalta. Kun alkaliparistoissa käytetään sinkki- ja mangaanioksidielektrodeja, litiumakut sisältävät metallista litiumia anodeina tai rautasulfidijauhetta sekoitettuna grafiittijauheeseen; mukana on myös joitakin orgaanisiin liuottimiin liuotettuja litiumyhdisteitä. Litiumparistot ovat alkaliparistoja tehokkaampia paitsi suuremman mAh-arvon ansiosta myös niiden ylivoimaisen kapasiteetin vuoksi.
Energizer Ultimate Lithium -paristojen kapasiteetti on 3000 mAh, mikä tekee niistä markkinoiden suurikapasiteettisimpia AA-litiumparistoja. Lisäksi niiden kestävyys tekee niistä erittäin suositeltavia; näitä AA-litiumparistoja käytetään monissa laitteissa, kuten kaukosäätimissä ja digitaalikameroissa; lisäksi niiden alhainen itsetyhjenemisnopeus tekee niistä sopivia säännöllisille käyttäjille.
Ladattavia AA-litiumparistoja on saatavilla erilaisilla kemiallisilla koostumuksilla, nikkelikadmiumista nikkelimetallihydridiin ja litiumioniin. NiCd- ja NiMH-paristojen jännite on tyypillisesti 1,2 V, kun taas litiumioniakkujen jännite on yleensä 3,6–3,7 V. Litiumioniakkuja merkitään usein tunnuksella 14500, kun taas nikkelimetallihydridiakkujen tunnusnumero on usein 875.
Litiumparistoja on saatavilla monissa elektroniikkaliikkeissä, ja niitä on saatavana sekä alkaliparistoina että ladattavina versioina käytettäväksi kodin elektroniikkalaitteissa, kuten herätyskelloissa ja lasten leluissa. Litium-ioni-akkuja voidaan käyttää myös kannettavien tietokoneiden tai muiden lyhyitä virtapiikkejä vaativien elektroniikkalaitteiden virranlähteenä; näitä akkuja voi ostaa joko verkosta tai paikallisista kaupoista, ja ne ovat yleensä kalliimpia kuin alkaliparistot.
Itsestään tapahtuva purkautuminen
Litiumakkujen itsestään purkautuminen tarkoittaa sisäistä reaktiota, joka vähentää akun kapasiteettia ilman ulkoisia virtalähteitä, vaikka akku ei olisikaan kytkettynä mihinkään laitteeseen tai sovellukseen. Vaikka tämä prosessi voi tapahtua luonnollisesti ajan myötä, liian usein toistuva itsestään purkautuminen voi muodostua vaaralliseksi; äärimmäisissä tapauksissa se voi jopa aiheuttaa lämpökarkailun, jossa kuumia kaasuja vuotaa akun sisältä ja vapautuu vaarallisella tavalla ympäristöön.
LiB-akkujen itsetyhjenemisnopeudet riippuvat useista tekijöistä, kuten raaka-aineista, lämpötilasta ja elektrolyytin koostumuksesta. Jotkut näistä tekijöistä vaikuttavat myös anodin hapettumiseen, joka johtaa dendriittien muodostumiseen, sekä korkeisiin rautapitoisuuksiin, jotka saostuvat negatiiviseen elektrodiin ja aiheuttavat sisäisiä oikosulkuja, mikä puolestaan johtaa korkeisiin itsetyhjenemisnopeuksiin ja heikkoon vakauteen.
On tärkeää ymmärtää, mitkä tekijät vaikuttavat litiumioniakun itsestään tapahtuvaan purkautumiseen, jotta sitä voidaan minimoida ja siten pidentää akun käyttöikää. Yksi keskeisistä tekijöistä on elektrolyytin laatu; erinomainen elektrolyytti voi vähentää itsestään tapahtuvaa purkautumista merkittävästi. Kiinteät elektrolyytit ja johtavat lisäaineet voivat parantaa elektrodien ja elektrolyytin välistä kosketusta, mikä vähentää elektrolyytin ja elektrodien välisiä ei-toivottuja reaktioita.
Litiumakkujen yhdenmukaisuus on toinen keskeinen tekijä, joka vaikuttaa niiden itsetyhjenemisnopeuteen, sillä epätasainen suorituskyky johtaa itsetyhjenemiseen tai muihin ongelmiin, kuten polarisaatioon.
Litiumioniakun tarkkaan arviointiin on ehdottomasti käytettävä edistyksellistä testausjärjestelmää. Sen avulla voidaan mitata tarkasti sisäistä vastusta, jännitettä ja kapasiteettia sekä samalla tunnistaa kennoissa mahdollisesti esiintyvät viat tai toimintahäiriöt.
Toisin kuin perinteisissä menetelmissä, tällä nopealla tekniikalla voidaan määrittää litiumakun itsestään tapahtuva purkautuminen nopeasti kennojen tasolla. Valitsemalla OCV-kynnysarvon, joka minimoi polarisaatiovaikutukset ja arvioi akun laadun lyhyessä ajassa. Lisäksi tämä menetelmä poistaa tarpeettomat pitkät lepoajat, jotka voivat vahingoittaa akkuja kokonaisuudessaan.
Räjähdykset
Litiumakut toimivat voimanlähteenä monissa suosikkilaitteissamme, hammasharjoista sähköskoottereihin. Valitettavasti litiumakut on viime vuosina yhdistetty myös tulipaloihin ja räjähdyksiin; siksi kierrätyslaitokset toteuttavat erilaisia turvatoimenpiteitä varmistaakseen, etteivät ne käsittele laitteita, jotka saattavat olla räjähdysherkkiä.
Matt Plummer toimii tuotantojohtajana Sunnkingin kierrätyslaitoksessa Länsi-New Yorkissa, jossa kuluttajilta kerättyjä elektroniikkalaitteita kerätään ja lajitellaan kierrätystä tai hävittämistä varten. Ensimmäisten työkuukausiensa aikana Plummer sai omakohtaisesti kokea, kuinka nopeasti tilanne voi mennä pieleen, kun on kyse väärin hävitetyistä paristoista.
Litiumakkujen kennot voivat joutua lämpökarkailuun ja räjähtää, jos niissä syntyy oikosulku, ne ylikuumenevat, vaurioituvat tai ovat viallisia – usein johtuen sisäisistä valmistusvirheistä, hitsausvirheistä tai metallisten mikrohiukkasten aiheuttamasta saastumisesta; tai erottimen mikroskooppisten vikojen vuoksi (Ruiz ja Pfrang 2018), jotka puolestaan laukaisevat akkukennojen sisällä eksotermisiä reaktioita, jotka lopulta johtavat paineen kasvuun, kunnes ne lopulta räjähtävät (Loveridge ym. 2018).
Litiumakkujen räjähdykset voivat tuottaa valtavan roskapilven, joka sisältää myrkyllisiä aerosoleja, jotka koostuvat hiili-, happi- ja alumiinihöyryistä sekä kiinteistä hiukkasista, siirtymämetallikarbonaateista ja fluoridi-ionien aiheuttamista toissijaisista palovammoista – mikä muodostaa potentiaalisesti hengenvaarallisen seoksen kaikille lähistöllä oleville potilaille. Nämä aerosolit voivat aiheuttaa vakavia terveysongelmia, kuten ensisijaisia, toissijaisia ja kolmannen asteen palovammoja sekä systeemisiä vaikutuksia, jotka johtuvat fluoridi-ionien hengittämisestä.
UL:n paloturvallisuusinstituutti on tehnyt laaja-alaista tutkimusta tästä aiheesta ja kehittänyt verkkokoulutuskurssin, jonka tarkoituksena on opettaa palomiehille, miten tunnistaa litiumioniakkuilla toimivat sähköiset liikennevälineet ja niiden litiumioniakkukennoilla toimivat komponentit sekä miten toimia niiden yhteydessä. Heidän ilmainen kurssinsa, ”Litiumioniakkujen palo- ja räjähdysvaarojen tiede”, käsittelee niitä fysikaalisia ilmiöitä, joiden seurauksena tulipalot ja räjähdykset kehittyvät litiumioniakkuissa.