Akun historiaa, lyhyesti

Ensimmäisen sähkökemiallisen kennon isänä pidetään Alessandro Voltaa, joka vuonna 1800 julkaisi kuuluisan paristonsa.[1] Tässä paristossa oli useita päällekkäisiä kupari- ja sinkkilevyjä joiden välissä oli suolaliouksessa liotettu kangas. Levyjen välille muodostoi jännite ja siitä alkoi akun kehitys nykyiseen muotoonsa. Alkuaan tätä sähkökemiallista ilmiötä käytettiin luomaan tasainen jännite, jonka avulla tiedemiehet pystyivät tutkimaan tämän oudon uuden voiman, sähkön, ominaisuuksia. Sähkön käytön yleistyessä ilmaantui tarve sähkö varastoinnille ja tähän tuo silloin tarpeettomana ollut teknologia soveltui vallan mainiosti. Havaittiin että osa reaktioista, joissa syntyi jännite, palautui lähtötilaan jos siihen syötettiin energiaa latauksen muodossa. Akkuteknologia kehittyi sitä mukaa mitä pienempiä ja kevyempiä sovelluskohteita ilmaantui.

NiCd-akku


NiCd-akussa positiivisena elektrodina toimii nikkelioksidin hydroksidi ja negatiivisena elektrodina kadmium. Tämän parin aikaansaama jännite kennoa kohden on 1,2 volttia, joka on alkaliparistojen 1,5 volttia alhaisempi, mutta toisin kuin alkaliparistot, NiCd-kennon jännite ei laske lineaarisesti varaustason laskiessa.[2]

NiCd-akun reaktio[3]
negatiivisen elektrodin reaktio:

Cd(OH)2 + 2e1- <=> Cd + 2OH1-

positiivisen elektrodin reaktio:

2Ni(OH)2 + 2OH1- <=> 2NiOOH + 2H2O + 2e1-

NiCd-akun edut

NiCd-akku on jo vanha teknologia, jo siksi että se keksittiin 1899 ruotsissa. Se on vanha myös siksi, että uudet teknologiat kuten nikkeli-metallihybridi- ja litium-pohjaiset tarjoavat parempaa energia tiheyttä sekä halpenevat koko ajan kehittyessään. NiCd-akuilla on kuitenkin etuja, jotka voivat vaikuttaa valittavaan teknologiaan.
  • NiCd-akku on pitkä ikäinen, se voidaan ottaa jopa viiden vuoden varastoinnin jälkeen vielä käyttöön
  • Se on yhä hinnaltaa halpa ratkaisu
  • Se kestää kaltoin kohtelua, kuten ylilatausta ja syväpurkua ja se toimii hyvin alhaisissa lämpötiloissa
  • Se kestää useita tuhansia lataus/purku-syklejä oikein käytettynä
  • Sen kapasiteetti pysyy tasalaatuisena akun vanhetessa

NiCd-akku vaatii käytössä sen, että sen lataus puretaan säännöllisesti. Mikäli akun latausta ei pureta, vaan akkua ladataan aina osittaisen varauksen päälle, se "laiskistuu" eikä sen varaus silloin ole paras mahdollinen. Tämän saa kuitenkin korjattua purkamalla lataus niin tyhjäksi kuin miten sen käyttökohteessa saa ja sitten lataamalla taas täyteen. NiCd-akku ei myöskään kestä jatkuvaa lataamista ja se purkautuu itsestään kohtalaisella nopeudella.[4]
Eri akku-tyyppien lataus/purku-syklien aiheuttamat muutokset arvoissa

NiCd-akun haitat

  • Akun energia tiheys on alhaisempi kuin uudemmilla teknologioilla
  • "Muisti"-ilmiö
  • Kohtalaisen nopea itsepurku
  • Kadmiumin myrkyllisyys
  • Toimintakyvyn säilyminen edellyttää säännöllistä varauksen purkamista

"Muisti"-ilmiö on NiCd-akuissa esiintyvä ilmiö, jossa kun akun lataaminen aloitetaan samalta varaustasolta usein peräkkäin. Tämä aiheuttaa sen, että akku "muistaa" että tämä varaustaso, jolla lataaminen aloitettiin on nolla taso ja akun todellinen varaus on pienempi täytenä. "Muisti" -ilmiö vaatii useiden peräkkäisten latauskertojen aloittamisen samalta tasolta, eikä sitä siksi juurikaan ilmene kuluttaja sovelluksissa. [5] Tavallisen kuluttajan havaitsema ja usein "muisti"-ilmiöksi kutsuma varaustaso lasku johtuu joko ylilataamisesta, syväpurusta tai ihan vain iän tuomasta kapasiteetin laskusta.[6]

Kadmiumin myrkyllisyys


Kadmium, joka on NiCd-akun toisen elektrodin materiaali, on myrkyllinen raskasmetalli, mistä johtuen akku on ongelmajätettä. Sen myrkyllisyys on aiheuttanut myös sen lisäämisen yhdeksi RoHS-direktiivin[7] [8]
kieltämistä materiaaleista. Tämä periaattessa merkitsee sitä että kadmiumin käyttö uusissa elektroniikka-laitteissa on kiellettyä vuodesta 2006 lähtien.
  1. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta, luettu 27.1.2010
  2. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery, luettu 27.1.2010
  3. ^ http://www.batterieswholesale.com/nickel_cell_how_it_works.htm, luettu 27.1.2010
  4. ^ http://www.batteryuniversity.com/partone-4.htm, luettu 27.1.2010
  5. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery#Memory_and_lazy_battery_effects, luettu 27.1.2010
  6. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_effect#Voltage_depression_due_to_over-charging, luettu 27.1.2010
  7. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_of_Hazardous_Substances_Directive, luettu 27.1.2010
  8. ^ http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2003:037:0019:0023:EN:PDF, luettu 27.1.2010