Milyen akksit használjunk?

A vezeték nélküli szerszámok esetében e területen általában három járatos akkumulátortípust használunk:

1. Nikkel-kadmium (NiCd)
   
2. Nikkel-metál-hidrid (NiMH)
   
3. Lítiumion (Li-ion).

Nikkel-kadmium akkumulátor

A hatvanas években jelentek meg az első nikkel- kadmium (NiCd) akkumulátorok. Akkoriban ezek kínálták az egyetlen alternatívát a sav-ólom akkuk mellett. Esetükben nagy probléma a kristályképződés, pontosabban az, hogy az akkumulátor aktív részecskéi, ha sokáig nem mozgatják meg őket, hajlamosak nagyobb kristályokba összeállni, ami csökkenti az akku kapacitását. Hosszú életciklusuk és jó töltés-ürítési arányuk miatt sokáig sikeresek voltak, emellett jól bírják a nagy hőmérséklet-ingadozást is. Sorsukat a 2006. szeptember 26-án elfogadott, új Európai Unió Akkumulátor Direktíva pecsételi meg, amely nagyon megszigorítja a higany, a kadmium és az ólom használatát az akkumulátorokban, így gyakorlatilag a NiCd akkumulátorok már csak ott használhatók, ahol helyettesítésük nem megoldható. Feszültségük a gyakorlatban: 1–1,25 V.

Nikkel-metál-hidrid akkumulátor

Az elmúlt években a legtöbb kisméretű áramforrást igénylő területen a nikkel-metál-hidrid (NiMH) technológia vette át a NiCd akkumulátorok helyét. Ezekben az akkukban a pozitív oldalon a NiCd akkukhoz hasonlóan nikkelt találunk, a negatív oldalon viszont egy speciális hidrogénmegkötő fémötvözet veszi át a kadmium helyét. A nikkel-metál-hidrid akkumulátorokban nincsenek mérgező anyagok, és a nikkel-kadmiumokhoz képest több energiát is szolgáltatnak, cserébe viszont hamarabb öregszenek. A NiMH akku töltése bonyolultabb, mint a NiCd-é. A megfelelő töltésszint eléréséhez az akkumulátor hőmérsékletét is figyelembe vevő, bonyolultabb töltési algoritmus szükséges, ami megdrágítja a töltőáramköröket. Feszültségük a gyakorlatban: 1–1,25 V.

Lítiumion-akkumulátor

A legfiatalabb generációba tartozik a lítiumion (Li-ion) technológia. Nevét onnan kapta, hogy a töltés tárolásáról lítiumionok gondoskodnak, amelyek töltéskor a negatív, szénalapú elektródához, kisütéskor pedig a pozitív fém-oxid elektródához vándorolnak. Az anódot és a katódot szerves elektrolit választja el egymástól. Ennek a típusnak a legnagyobb a kapacitása – a NiCd akkukénak kétszerese – a kimerült cella is képes legalább 3 V-ot szolgáltatni. Teljesen feltöltött állapotban mintegy 4 V a cellafeszültség. Az előnyök között szerepel még a meglepően kis súly és az, hogy egyáltalán nem képződnek kristályok az akkumulátorban. Kis tömeg mellett szolgáltatnak relatíve sok energiát, emellett élettartamuk is hosszú. Gyorsan tölthetők újra, és az önkisülésük is messze a legjobb, azaz a legkisebb.

Jellemző paraméterek

A való világban a gyártók/kereskedők az akkumulátoroknak két fő jellemzőjét szokták megadni, a feszültségét és a kapacitását. A feszültség egy egzakt fizikai fogalom és a gyakorlatban is jól boldogulunk vele: ha 18 voltról megy egy csavarbehajtó, akkor 18 voltos akku kell bele. Persze megengedett a kisebb feszültségű akksi használata is, aztán vagy tekeri, vagy nem. A kapacitás azonban már egy ködösebb fogalom. A kapacitás az akkumulátor töltéstárló képessége: annak az akkumulátornak 1 Ah (amperóra) a kapacitása, amelyik 1 órán keresztül 1 amper erősségű áramot képes szolgáltatni.
Tehát, ha egy akkut megterhelünk egy 1 ampert igénylő/felvevő fogyasztóval, akkor 1 órára elegendő töltés van az akkuban, egy óra leteltével az akku lemerül. 2 amperes fogyasztó esetén értelemszerűen fél óráig tud megfelelő áramerősséget szolgáltatni az akku.
Ökölszabályként azonban megállapíthatjuk, hogy az akkuban tárolt energia egyenesen arányos az akku feszültségének és kapacitásának a szorzatával. (Az igazsághoz hozzátartozik, hogy az utóbbi időben az akkukon megjelent a tárolható energia nagysága is, az akku adatlapján a Wh mértékegység előtt kell keresnünk.)
Tehát, hogy mennyi csavart lehet például egy akkus csavarbehajtóval becsavarni, az az akkufeszültség és az akkukapacitás szorzatával arányos.
Azonban, hogy mekkora átmérőjű csavart tud a csavarbehajtó becsavarni (mekkora a nyomatéka, illetve a maximális teljesítménye) akku oldalról nem határozható meg a gyártó által megadott adatokból. Kellene hozzá egy maximális felvehető áramerősség adat is (itt csak a gyártók által megadott max. nyomaték adatokra támaszkodhatunk, legyen szó pl. csavarbehajtóról).
Nos, de nézzük meg, mit mondanak a lexikonok az akkuk paramétereiről. A lenti táblázat első oszlopában az egyes akkucellák átlagos feszültségadatai láthatók. A kisgépek akksijaiban ezekből van sorba, ill. párhuzamba kapcsolva több ilyen cella, hogy a kívánt feszültség, ill. áramerősség biztosítható legyen. Például, ha egy lítiumos rendszerben 3 db 3,6 V-os feszültségforrás van sorba kapcsolva, akkor 3x3,6 V = 10,8 V az akku feszültsége. A második oszlopból az 1 kg akkutömegre eső eltárolható energia, más néven munkavégző képesség olvasható ki. Jól látszik, hogy a Li-ion sokkal „sűrűbben” tárolja az energiát, ezért lehet nagyon kis Li-ion akkukat gyártani ugyanabban a teljesítménykategóriában. A harmadik oszlop mutatja meg azonban a lítiumionos rendszerek előnyét, egy lítiumos akksi 12-szer akkora teljesítményt képes leadni, mint ugyanakkora tömegű NiCd-os társa. További fontos szempont egy akkumulátor vásárlásakor az akkumulátor élettartama, különösen, hogy hány ciklus, hány újratöltés után kell kidobnunk, kicserélnünk az akkut.
Ez a különböző akkumulátortípusoknál hozzávetőlegesen a következő:

Jól látszik, hogy a Li-ion viszi a prímet, de meg kell jegyezni, hogy nem mindegy, milyen lítiumos rendszerről beszélünk (az alsó határ 500).
Ha 200 munkanappal számolunk és feltételezzük, hogy egy iparos napjában egyszer tölti fel a munkában használt akkumulátort, akkor könnyen kiszámítható egy akkumulátor tényleges élettartama években. Egy NiMH-es akksi 500/200 = 2,5 év alatt megy gallyra, egy NiCd kibírhat akár 1000/200 = 5 évet is, egy 2000 ciklust bíró akku pedig akár a 2000/200 = 10. életévét is betöltheti, mielőtt a kukába landolna. (Bocsi, nem szabad a kukába dobni!)
Gyakorlatban érdekes lenne valamilyen viszonyszámot alkotni arról, hogy melyik akkut érdemes, melyik akkut gazdaságos megvásárolni. Például az akkuk árát elosztani a bennük tárolt max. energia nagyságával, így megkaphatnánk az egyes akkuk energiatárolási hatékonyságát, illetve oszthatnánk az árat az akku élettartamával, így megtudnánk, hogy mennyi az akkumulátor éves költsége a vállalkozásban.

Hőbör Tamás

Festool
1.
A Festool akkumulátorainak állapotát egy biztonsági rendszer felügyeli az üzemelés és a töltés folyamán. Hőmérséklet-ellenőrzés és feszültségkimaradás (mikor az akku kapacitása 8% alá csökken) esetén történő kikapcsolás védi az akkumulátort a napi használat folyamán, és az intelligens TRC 3 impulzustöltő készülék gondoskodik a gyors és az akkumulátort kímélő töltési folyamatról. Ez olyan biztonságos eljárás, hogy a Festool három év garanciát nyújt az akkus fúró-csavarbehajtóra, a töltőkészülékre és az akkucsomagokra is.
2.
A NiCd akkukat élettartamukat tekintve (megfelelő kezelés esetén) a legjobb akkuk közé soroljuk. A teljes kapacitásukat formázás után érik el – amely legalább 3 töltési ciklus (teljes feltöltés, teljes lemerítés). Hőmérsékletre viszont érzékenyek, -10°-ban a teljesen feltöltött akku kapacitása már csak 60%-os. Az akkukban levő elektrolit részt vesz a reakcióban – önkisülés – ezért a nem használt akkumulátorokat is tölteni kell.
Kedvezőtlen tulajdonsága a memóriaeffektus: helytelen töltés, kisütés esetét megjegyzi, azután csak addig a szintig tölthető, ameddig korábban helytelenül töltötték.
Az elhasználódott akkumulátorok feldolgozása megsemmisítése nagy környezeti terheléssel jár (egyik alapanyaga a kadmium, amely toxikus anyag, tehát veszélyes méreg a környezet számára), ezért ezen akkukat egyre inkább mellőzik a kisgéppiacon.
3.
A Li-ion akkumulátorok aránya elérheti a 90%-ot a jövőben. A Li-ion akkukban a cellák hengeresek, ezért ezek meghatározzák a gyártható formát. A Li-polimer akkuknál, a vegyi felépítés hasonló a Li-ion akkuéhoz, de az elektródákat egy porózus, vékony, elektrolittal átitatott polimer fólia választja el egymástól. Mivel ez rugalmas, az akkut változatos formájúra lehet készíteni.
4.
A Li-ion technológiával készült akkuk élettartama töltésszámot tekintve kb. 1500 töltés. Nincs memóriaeffektusa, mint a NiCd és a NiMH akkuknak. Nem érzékeny a felültöltésre, tehát nem kell mindig lemeríteni őket, önkisülése elhanyagolható mértékű.
5.
Általában a kisgépek kettő akkumulátorral kerülnek forgalomba. Véleményem szerint ez elegendő a mindennapokban. A gép élettartama természetesen többszöröse az akkuk élettartamának. A probléma az, hogy a később beszerzésre kerülő akkuk ára megegyezik egy új komplett gép árával (középkategóriás gépeknél). Így az esetek nagy részében nem vásárolnak újból akkumulátort.
6.
Az akkufeszültség a gép erejére, teljesítményére utaló paraméter. A kapacitás utal a töltési ciklusra – ezáltal az élettartamra –, illetve az egy töltéssel végrehajtható munkára.
Nagyon fontos a gép áramfelvétele is. A kapacitást ugyanis rendkívüli módon befolyásolja a gép üresjárati áram felvétele is. Egy hagyományos szénkefés motorral hajtott berendezés áramfelvétele 6–6,5 amper. Egy (Festool) EC-TEC motorral hajtott gépé 1–1,1 amper. Látható, hogy az utóbbi gép energiaigénye miatt, az ehhez használt akku élettartama lényegesen (2–2,5-ször) nagyobb.

Győry Csaba
Tooltechnic System Kft.
www.festool.hu

Metabo
1.
A Metabo a legkiválóbb minőségi cellákat alkalmazza akkuegységeiben, ugyanakkor sokoldalú elektronikus ellenőrző és védelmi rendszert alkalmaz. Ilyen például az ESCP = Electronic Singe Cell Protection rendszer, ami cellánkénti ellenőrzést jelent, az Air Cooled = léghűtéses töltés továbbá hőmérséklet-ellenőrzés – akkuknál és motornál, túláram és mélykisülés elleni védelem.
2.
Az NiCd akkuk nem felelnek meg a környezetvédelmi előírásoknak, az ár és a kereskedelmi igény tartja a piacon.
3.
A NiCd és az NiMH arányának fokozatos csökkenése (hátrányai miatt), eközben a Li-ion technológia továbbfejlődése várható. A nikkel-metál-hidrid akkuk hátrányaihoz tartozik egy lényeges, eddig nem említett tény, hogy alacsonyabb hőmérsékleten nagyon lecsökken az akku áram- és feszültségleadási képessége.
4.
A Li-ion akkuk élettartama már ma is lényegesen hosszabb, mint elődeiké volt. Az élettartam és újratöltések ciklusa nagyban függ az alkalmazott elektronikus egységek tudásszintjétől, a cellák minőségétől és a töltési rendszertől is. A Li-ion akkuk fontos tulajdonsága, hogy nagyon érzékenyek a mélykisülésre, ezért a kritikus feszültségszint, azaz 2,5 V alá nem szabad meríteni, valamint a túltöltésre 4,25 V fölé sem szabad tölteni, ez teszi elengedhetetlenné az elektronikus védelmet. Ennek minősége is nagyban befolyásolja az akkuk élettartamát és árát. A Metabo akkuk töltési ciklusa eddig is rendkívül jó eredményt mutatott, ezért a Metabo évek óta 3 év garanciát biztosít az akkuegységeire is.
5.
A legtöbb felhasználó nem számol a jó minőségű akkuk – és töltési technológia gazdaságossági előnyeivel egy gép életciklusa során, kizárólag az alacsony első beszerzési árat veszik figyelembe, holott sokkal gazdaságosabb egy kiváló minőségű akkuegységgel rendelkező termék beszerzése, mint az olcsóbb, de ezért nem tökéletes védelmi technológiával és olcsóbb cellával készült akkuegység, ami a korai meghibásodás és csere következtében költségesebb.
6.
Nagyon fontos a cellák gyors áramleadási képessége (belső ellenállás, cellaminőségfüggő). A cellák védelme (bonyolult elektronikus rendszer, árnövelő hatás)
Töltési ciklusok – több dologtól függ : töltési rendszer, ESCP, Air Coled stb.
A cikk végén melyik akkut érdemes megvásárolni kérdésre inkább az lehet a jó megoldás – mennyi ideig képes teljesíteni a feladatát (pl. töltési ciklus) és a bekerülési árat összehasonlítani a termék életciklusával, akkor képet kaphatunk gazdaságosságáról.
Pl. versenyképes lehet egy 1,3 Ah Li-ion akku is, ha nagy áram leadására képes cellákból készül és speciális, kiváló gyorstöltő rendszerrel ellátott. Munkakörülmények között előny lehet, mert gazdaságosabb, könnyebb.

Somogyvári Mátyás
METABO Hungária Kft.
www.metabo.hu

AEG /Milwaukee
1.
A Milwaukee M18 és M28 lítiumion-akkumulátorainak cellái teljes körű elektronikus védelemmel vannak ellátva, amely védelmet biztosít a túl nagy áramerősség, a túlmelegedés, de a túlkisülés ellen is. Az AEG és Milwaukee lítiumion-akkuk feszültsége nem 3,6 V, mint általában, hanem 4 V. A Milwaukee 28 V-os lítiumion-akkumulátorával a cikkben szereplő 1 kg tömeget több mint 20 kilométerre tudjuk fölemelni.
2.
A NiCd akkuk jelentősége kereskedelmi szempontból továbbra is jelentős, de a környezetvédelmi előírások szigorodásával és a lítiumion-akkuk árának relatív csökkenésével forgalmuk drasztikusan vissza fog esni
3.
A trend egyértelműen a lítiumion-technológia előretörése. A Milwaukee és AEG együttesen már 2009-ben több lítiumion- akkus gépet adott el, mint NiCd és NiMH rendszerűt.
4.
A lítiumion-akkukkal nagy töltési ciklusszám érhető el, ráadásul speciális gondozást (formázást, gyakori időközönkénti töltést stb.) nem igényelnek. Három dologra érzékenyek: a túlzott hőmérsékletre, a túláramra és a túlkisülésre. Amennyiben megfelelő védelmi elektronikával rendelkeznek, mint a Milwaukee, a cellák hosszú életűek lesznek.
5.
A z akkus gépek megvásárlásakor figyelembe kell vennünk azt a szempontot is, hogy egy akkumulátorral hány gépet tudunk működtetni. Az AEG 12 voltos lítiumion termékcsaládja 5 szuperkompakt gépből áll (köztük a többféle munkafolyamat végzésére alkalmas multifunkciós géppel), de a pálmát egyértelműen a Milwaukee viszi el: a 28 voltos akkuval tizenkettő, 18 voltos akkuval tizenkilenc, a 12 voltos lítiumion-akkuval pedig huszonkétféle, Magyarországon jelenleg kapható (USA-ban több mint 50) termék működtethető – és a termékek száma egyre bővül.
6.
Rendkívül fontos tényező a Li-ion akkuk könnyű súlya. Pl. az AEG 12 voltos lítiumion- akkumulátorának súlya mindössze 20 dekagramm, szemben az 1,4 Ah kapacitású NiCd akkumulátor 60 dekás súlyával.

Sánta László
A&M elektromos Kéziszerszámok Kft.
www.aeg-powertools.hu
www.milwaukeetool.hu

DeWalt
1.
A lítiumion nanofoszfát-technológiát nagy sikerrel alkalmazzák Amerikában elektromos autóknál, buszoknál és egyéb ipari megoldásoknál. Szerszámgépeknél egyedül a DeWalt termékeiben található meg. Sem erős igénybevételnél, sem a töltési folyamat során nem melegszik fel, nem szükséges a hűtés. A készülékeknél elektronika védi az akkucellákat külön-külön a töltés ideje alatt és használatkor a túlterheléstől, valamint a teljes lemerüléstől.
Kompatibilitás: azonos feszültségi osztályon belül 95%-ban az összes DeWalt készülék használható NiCd, NiMH, valamint lítiumos akkumulátorokkal. Az új készülékek töltői töltik a korábbi akkukat is. Tehát 36 V-os kategóriában 10 készülék, 18 V-osból 31, 12 V-osból több mint 40 készülék használható ugyanazon akkumulátorokkal. Nem feledve a 10–15 évvel korábban vásárolt gépeket sem, ugyanis visszamenőleg is használhatók a szerszámok a manapság kapható akkukkal.
2.
Mivel a kémiát a NiCd esetén nem tudjuk megváltoztatni (akkor már nem az), a használat közbeni biztonságot, ill. a tárolást, valamint az újrahasznosítást kellene szigorítani. Ezek bekövetkeztével elvesztené fő előnyét (ár) az újabb technológiákkal szemben.
3.
A fejlődés valószínűleg nem áll meg. A DeWalt mindig fontosnak tartotta az előrelépést a technológiákban. Ezért is történt meg az együttműködés az A123- System-mel a nano-foszfát-akkumulátorok tekintetében. A NiCd és NiMH akkuk folyamatosan a háttérbe szorulnak.
4.
A lítium nano-foszfát-akkumulátorok töltésciklusa eléri a 2000-et. Ez persze – mint minden akkunál – függ a helyes tárolástól, a precíz töltéstől és a rendeltetésszerű használattól. Az akku nem érzékeny a „rátöltésre”, a nem teljes feltöltésre és a hosszabb ideig történő tárolásra, elhanyagolható az önkisülés is.
5.
Az erősen árérzékeny piac nem veszi figyelembe a Szerkesztő Úr számítását az élettartammal kapcsolatban. A készülékek minden esetben 2 db akkuval kerülnek forgalomba, ami folyamatos használatot tesz lehetővé. Megfelelő tárolás, töltés és használat esetén az 5 éves élettartam általános. Akkumulátor pótlásakor egy belépő szintű, akciós gép vásárlása megfontolandó (készülék + töltő + 2 akku).
6.
Egy szerszám hatásfokát (pl. hány csavart és milyen nagyokat tudunk vele behajtani) azonban az akkumulátor egymagában nem határozza meg. Lehet kiváló az akku, de ha a szerszám, a szerszám mechanikája nem jó, hatásfoka alacsony, túl sok energiát fogyaszt a motor stb., úgy egy nagy kapacitású akku sem tud csodát tenni. Egy noname készülék, ha 18, 19,2, esetleg 24 V-os, nem biztos, hogy ugyanazon munkára alkalmas, mint egy DeWalt 10,8 V-os vagy 12 V-os gép.

Haracsek László
Black&Decker Hungary Kft.
www.dewalt.hu

Tetszett a cikk?