30 ოქტომბერი 2019 - 21:29

როგორ დავტენო სწორად? და რომ გადამეყლაპოს? რა უნდა იცოდეთ ბატარეის და აკუმულატორის შესახებ

ბატარეა

ფოტო: Shutterstock.com

2019 წელს ნობელის პრემია ფიზიკის დარგში ლითიუმ-იონური აკუმულატორის გამოგონებისთვის გაიცა. დღეს უკვე ასეთი ტიპის ბატარეა, ფაქტობრივად, ყველა მობილურ მოწყობილობაშია ჩამონტაჟებული. შესაბამისად, ის ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრების განუყოფელი ნაწილია. როგორ უნდა გამოვიყენოთ ბატარეა სწორად და რა წესები უნდა დავიცვათ მისი მოხმარებისას?

რომელია სწორი - ბატარეა თუ აკულუმატორი? 

გააჩნია, რისი თქმა გინდათ. თუ ელემენტის რამდენჯერმე დატენვა არის შესაძლებელი, მას აკუმულატორიც შეიძლება ვუწოდოთ. ბატარეაც შეიძლება მრავალჯერ დაიტენოს, თუმცა ყოველთვის - არა. ყოველდღიურ მეტყველებაში ბატარეას უწოდებენ ნებისმიერ ცალკეულ ელემენტსაც, რომელიც შეიძლება AA სტანდარტის იყოს.

როგორ დავტენო სწორად აკუმულტორი? 

აკუმულატორის 100%-იანი დატენვის აუცილებლობის იდეა გაჩნდა მას შემდეგ, რაც ნიკელ-კადმიუმისა და ნიკელ- მეტალოჰიდრიდული აკუმულატორები ფართოდ გავრცელდა. მათი სიმძლავრე მნიშვნელოვნად მცირდებოდა, თუ ელემენტი ან ბატარეა სრულად დაცლილი არ იყო. 

თანამედროვე მობილური ტელეფონების უმრავლესობაში ლითიუმ-იონური აკუმულატორია ჩამონტაჟებული. მათზე სრულად დაცლის წესი არ ვრცელდება, რადგან ისინი ანოდებსა და კათოდებს შორის ლითიუმის იონების გადაადგილების ხარჯზე (ყოველგვარი ქიმიური ტრანსფორმაციისა თუ ფაზური გადასვლების გარეშე) მუშაობენ. იონების ასეთ ნაკადს კონკრეტული მიმართულება აქვს და ის ბატარეის სტრუქტურას არ ცვლის. ენთუზიასტები მაინც ცდილობენ ამ ტიპის ელემენტების ბოლომდე დაცლასა და მერე სრულად დატენვას, თუმცა ამით არაფერი იცვლება. მეტიც, ძლიერმა დაცლამ ან პირიქით - ზედმეტმა დატენვამ შესაძლოა აკუმულატორი დააზიანოს და მისი ვარგისიანობის ვადა შეამციროს.

რა არის Quick Charge და რის ხარჯზე იტენება ტელეფონი სწრაფად?

Quick Charge-ი არის ლითიუმ-იონური აკუმულატორის სწრაფი დატენვის დაპატენტებული ტექნოლოგია, რომელიც კომპანია Qualcomm-მა შეიმუშავა. ის ძაბვისა და სტანდარტულზე უფრო მაღალი დენის გამოყენებაზეა დაფუძნებული. ამ დროს ისინი ორ არხზე ერთდროულად გადაიცემა. გახსოვდეთ, რომ კვების ბლოკი და დასატენი მოწყობილობა ამავე ტექნოლოგიას უნდა შეესაბამებოდეს. მსგავსი მომსახურების გაწევა შეუძლიათ სხვა კომპანიებსაც, რა თქმა უნდა, შეცვლილი სახელწოდებით. ისინი Quick Charge 2.0-ის ნაცვლად TurboPower-ს, Adaptive Fast Charging-სა და Dual-Engine Fast Charging-ს იყენებენ. არსებობს კონკურენტი ტექნოლოგიებიც, ისეთი როგორიცაა Pump Express-ი, VOOC-ი, USB Power Delivery და სხვები.

რატომ არ შეიძლება უნივერსალური გარე აკუმულატორით ნოუთბუქის დატენვა? 

უნივერსალური პორტატული აკუმულატორების პარამეტრი USB-მოწყობილობის დატენვის რეჟიმს შეესაბამება. ნოუთბუქისთვის აუცილებელია სრულიად განსხვავებული მახასიათებლები (მაგალითად, უფრო ძლიერი დატენვის რეჟიმი). ეს მაჩვენებლები მწარმოებლისა და მოდელის მიხედვითაც განსხვავებულია. შესაბამისად, მათ გარე აკუმულატორებიც განსხვავებული სჭირდებათ - უფრო მძლავრი, დატენვის სხვადასხვა რეჟიმის მქონე. აუცილებელია გადამყვანიც, რათა სხვადასხვა ნოუთბუქს მოერგოს. მსგავსი დამტენის პოვნა ელექტრომოწყობილობების მაღაზიებში იოლია.

რომელი აკუმულატორით ტენიან ტესლას? რით განსხვავდება ის სმარტფონის ბატარეისგან?

თანამედროვე აკუმულატორიანი ტრანსპორტისთვის ლითიუმ-იონური ბატარეის სხვადასხვა სახეობას იყენებენ. მათი მუშაობის პრინციპი ისეთივეა, როგორც სმარტფონების. თუმცა განსხვავებაა სიმძლავრესა და მოცულობაში. კონკრეტულად Tesla-ს ავტომობილებში გამოიყენება 18 650 ფორმატის დაახლოებით 8 000 ლითიუმის ბატარეა, რომელთაც თანამედროვე ფარნებსა და ნოუთბუქის ბატარეებშიც შეხვდებით. 

ლითიუმის ბატარეები ელექტრომობილებში ჩვეულებრივ მუშაობენ სუპერკონდენსატორებთან ერთად, რომლებიც მოკლე დროში (მაგალითად, მკვეთრი აჩქარებისას) დიდ სიმძლავრეს გამოსცემენ. ის თუ რომელი ტექნოლოგია იქნება გამოყენებული, ყველა კონკრეტულ შემთხვევაში, ტექნოლოგიურ, ეკონომიკურ და სხვა ფაქტორებზეა დამოკიდებული.

აკუმულატორის ნაგავში გადაყრა რატომ არ შეიძლება? 

ის ტექნოლოგიები (დაწვა, დამარხვა და სხვ.), რომლებიც საყოფაცხოვრებო ნარჩენების მასობრივი უტილიზაციისთვის გამოიყენება, აკუმულატორების უსაფრთხო გადაყრისთვის ნამდვილად არ გამოდგება. ადრე თუ გვიან, ნაგავსაყრელზე მოხვედრილი ბატარეები დაიშლება და გარემოში მისი არც თუ ისე უსაფრთხო შიგთავსი გამოიყოფა. ეს არის ტოქსიკური მეტალები (კობალტი, ნიკელი, კადმიუმი, ტყვია), კასტიკური ნივთიერებები (მჟავეები, ტუტეები) და სხვები. სიცხიან ამინდში კი კვების ელემენტი შემადგენელ ნაწილებად ჯერ კიდევ ნაგვის ტრანსპორტირებისას იშლება.

როგორ ხდება აკუმულატორების უტილიზაცია? 

თავდაპირველად კვების ელემენტებს ქიმიური შემდაგენლობის მიხედვით ხელით გადაარჩევენ და შესაბამის სახელოსნოში აგზავნიან. იქ მათ ჭრიან, მაგნიტის საშუალებით რკინის კორპუსსა და შიდა შემადგენლობას აცალკევებენ, ელექტროლიტებისგან წმენდენ, ფერად მეტალებს აცლიან და გრაფიტს ფილტრავენ. მეტალები წარმოებაში ბრუნდება, ელექტროლიტებს მჟავეების გასანეიტრალებლად იყენებენ, გრაფიტისგან კი საპოხ მასალებს ამზადებენ.

აკუმულატორები უფრო ნელა ვითარდება, ვიდრე სხვა ელექტრონაწარმი. რატომ?

ბატარეების სამყაროშიც მიმდინარეობს პროგრესი, მაგრამ მისი ტემპი ბევრად მოკრძალებულია, ვიდრე ინტეგრალური მიკროსქემების სამყაროში. ლითიუმ-იონური აკუმულატორების სპეციფიკური ენერგია მათი გამოგონების მომენტიდან 2.5-ჯერ განვითარდა, მაგრამ, როგორც ჩანს, ამით უკვე თითქმის ზღვარს მიუახლოვდა. 

ამ ეტაპზე დამუშავების პროცესშია რამდენიმე ახალი აკუმულატორი. ეს არის ლითიუმ-გოგირდოვანი, ნატრიუმ-იონური და სხვები. ჯერ მხოლოდ თითოეული მათგანის ლაბორატორიული ნიმუში არსებობს, რადგან მათი პრაქტიკული რეალიზაციისთვის უამრავი დამატებითი კვლევაა საჭირო.

რატომ და როდის აიკრძალა თვითმფრინავის ბარგში ბატარეის ჩაბარება? 

ასეთი აკრძალვა ეხება მხოლოდ ლითიუმის შემცველ ელექტრულ ელემენტებს. თანაც სამოქალაქო ავიაციის საერთაშორისო ორგზანიციამ (ICAO) 2016 წლიდან სამგზავრო თვითმფრინავის ბარგით ასეთი ბატარეების კომერციული გადაზიდვა აკრძალა. სხვადახვა ქვეყანას ან ავიაკომპანიას ამ წესის გამკაცრებაც შეუძლია. 

აშშ-ში აკრძალულია ბარგში ლითიუმის შემცველი ბატარეის ჩაბარება, თუ ისინი რაიმე მოწყობილობაში არ არის განთავსებული, რამდენადაც ღია ელექტროდებისა და მეტალის შემთხვევით კონტაქტს შეუძლია მოკლე ჩართვის და აალების გამოწვევა. სიფრთხილის ეს ზომები ეხება ისეთ ბატარეებს, რომლებსაც იშვიათ შემთხვევაში თვითაალება შეუძლიათ და ამ დროს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფენ. გარდა ამისა, ბარგის განყოფილებაში არსებული სახანძრო სისტემის გამოყენება ასეთი ტიპის ხანძრის დროს გამართლებული არ არის.

აკუმულატორის აფეთქება შესაძლებელია?

მეტ-ნაკლებად საშიშია ლითიუმ-იონური აკუმულატორები. „კლასიკური“ სახით მათ აქვთ არასტაბილური შემადგენლობა: LiPF₆-ი ორგანულ კარბონატებთან (ელექტროლიტებთან) ერთად და ლითიუმის კობალტატი (კათოდი). საკმარის ტემპერატურაზე და სხვადასხვა პოტენციალის გათვალისწინებით, ამ ნივთიერებებს შეუძლიათ აალებადი გაზები გამოყონ, რასაც სამწუხარო შედეგი მოჰყვება.

აკუმულატორის აფეთქების სხვა მიზეზია კონსტრუქციული დეფექტი, ძალიან სწრაფი დატენვა ან დაცლა, ანოდისა და კათოდის მექანიკური ზემოქმედება, დიდი ბატარეის შემთხვევაში კი ცალკეული უჯრედებიდან სითბოს არასაკმარისი გაფრქვევა.

არსებობს თუ არა ბატარეები, რომელთაც დატენვა არ სჭირდებათ? 

დიახ, არსებობს. მათ საწვავის ელემენტებს უწოდებენ და აკუმულატორებთან შედარებით რამდენიმე უპირატესობა აქვთ. საწვავის ელემენტის ლაშქრობაში, ნადირობის ან თევზაობის დრო ტარება არც ისე კომფორტულია. ამის მიზეზი კი ის არის, რომ თან უნდა ატაროთ სპეციალური საწვავი, რომელიც ყველგან ხელმისაწვდომი არ არის. ასეა თუ ისე, საწვავის ელემენტები შესაბამის სიტუაციაში აკუმულატორის საკმაოდ კარგ ალტერნატივად შეიძლება იქცეს.

ზოგი ბატარეა მართლა უფრო დიდხანს მუშაობს? არადა, ვიზუალურად ყველა ერთნაირია… 

ერთნაირი ფორმის მიუხედავად, შემადგენლობა და შესაბამისად, მახასიათებლებიც საყოფაცხოვრებო კვების ელემენტებს განსხვავებული აქვთ. ყველაზე იაფფასიანი და მარტივია ბატარეა, რომელშიც კათოდის ფუნქციას მარგანეცის დიოქსიდი ასრულებს, ანოდისას - თუთია, ელექტროლიტისას კი - ამონიუმის ქლორიდი. არის აკუმულატორები, რომელთაც ტევადობა, მოქმედების ვადა და სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონი მეტი აქვთ, ექსპლუატაციის პროცესში თვითდაცლის რეჟიმი კი - ნაკლები. ამასთან, ისინი უფრო ძვირიც ღირს და მძიმეცაა.

როგორ მუშაობს უკაბელო დატენვის რეჟიმი?

უკაბელო დატენვის რეჟიმი დაფუძნებულია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის მოვლენაზე - ეს არის მაგნიტური ველის ზემოქმედებით ელექტროენერგიის გამომუშავება. დამტენი მოწყობილობა მას აგენერირებს, სმარტფონი ან სხვა აპარატი კი იღებს და აკუმულატორისთვის საჭირო ელექტროენერგიად გარდაქმნის. ამ შემთხვევაში აკუმულატორის ტიპს მნიშვნელობა არ აქვს.

რა მოხდება, თუ ბატარეას გადავყლაპავ? 

თუ ბატარეა საყლაპავში გაიჭედა, მისი დაცლა ან მისგან გამოჟონილი ელექტროლიტი მძიმე დამწვრობას გამოიწვევს. თუ უფრო შორს „გაძვრა“, უმრავლეს შემთხვევაში კუჭ-ნაწლავის მთელ ტრაქტს ყოველგვარი გართულების გარეშე გაივლის. ბატარეის კორპუსის დაზიანების შემთხვევაში კი კუჭში ან ნაწლავებში მოხვედრილი ელექტროდებისა და ელექტროლიტების მასალებს ღებინების, მუცლის ტკივილის, მოჭარბებული ნერწყვიანობისა და სხვა სიმპტომების გამოწვევა შეუძლია. თუმცა ასეთი გამოვლინება რომც არ იყოს, სამედიცინო დახმარება აუცილებლად უნდა მიიღოთ.

როგორ მუშაობს ბატარეა, თუ საქმე ეხება იმპლანტირებულ მოწყობილობას? 

გულ-მკერდის გაჭრა აუცილებელი სულაც არ არის, რათა კარდიოსტიმულატორში ბატარეა გამოიცვალოს. თანამედროვე მოწყობილობებში კვების წყაროს ან კანქვეშ ათავსებენ და მას ინდუქციურად ტენიან, ან რამდენიმე წელიწადში ერთხელ ცვლიან.

სხვა თემები