Hyppää pääsisältöön

Lataa akkusi ilman räjähdystä

Akku lähikuvassa
Akku lähikuvassa tiede

Miten yli-insinööri räjäytti akun - ja millä seurauksilla? Kuka pakotti toimittajan purkamaan omatekoisen paristolaturin? Tutkija kertoo, miksi taskuun työnnetty kännykkä ei käräytä munaskuita tai nännipihoja juuri koskaan. Arkinen akku on pieni ihme.

Auton lyijyakun ja kännyköiden litiumioniakut voi tunnetusti ladata. Tämä perustuu siihen, että primäärisen ja sähköä tuottavan kemiallisen reaktion lisäksi tapahtuu sekundaarinen reaktio. Sekundaarinen reaktio mahdollistaa sen, että akku myös ottaa vastaan virtaa, ei vain luovuta sitä. Paristoista sekundaarinen reaktio puuttuu, joten tyhjä patteri on död, kuollut.

Tämä yksinkertainen tosiasia tuli vastaan, kun päätin vahvassa kymmenen vuoden iässä rakentaa paristolaturin. Laite koostui puupalikasta, kahdesta pidikkeeksi taivutetusta kuparisuikaleesta, vanhan jalkalampun johdosta ja muutamasta mutterista ja ruuvista.

Innovaation piti toimia siten, että paristo laitetaan kuparipidikkeiden väliin ja virta pidikkeisiin otetaan suoraan pistorasiasta. Sitten vain odotellaan pariston latautumista. Valitettavasti erehdyin esittelemään keksintöni kasvatusvastuulliselle henkilölle, joka käski purkamaan laitteen välittömästi.

Selityksenä oli, että paristoa ei voi ladata. Ja vaikka voisikin, niin 220 voltin ja 10 amppeerin virta räjäyttäisi pariston ja vähän muutakin. Ilonpilaajan viisaus latausvirran hallinnasta ja oikeasta lataustavasta pätee tänä päivänä jopa paremmin kuin tuona bi-metalliliuskareleiden aikakautena.

Vaarana vety

Lyijyakun räjähdysherkkyys on vähentynyt huomattavasti akkutekniikan kehityksen ansiosta.

Nykyaikaisessa akussa rikkihappo on sidottu lasikuituun tai silikaattiin, jolloin se ei entiseen tapaan hölsky akussa. Akun rakenteesta on saatu suljetumpi tai kokonaan suljettu, jolloin räjähdysherkkää vetyä purkautuu vähän. Tämä ei tarkoita sitä, että akku olisi vaaraton kapistus etenkin väärin käsiteltynä.

tutkijatlaajassa
Tutkijat Panu Sainio ja Tanja Kallio tutkijatlaajassa tiede

Elektrolyyttinä toimiva rikkihappo on nimittäin aina vesiliuoksena, ja liian voimakas lataaminen tai purkaminen vapauttaa vetyä. Räjähdyksen kanssa ei ole leikkimistä, kuten vahingossa akun pamauttanut koneenrakennustekniikan yli-insinööri Panu Sainio todistaa. Kertomusta tosin edeltää kunpaljontekeeniinpaljonsattuu-johdanto.

-Oikosuljin vahingossa akun työkalulla. Alkeellinen virhe. Syntyi hetkessä mahtava kipinä, kun työkalu hitsasi kerrasta kiinni akun kenkään ja heti perään tuli kova pamahdus. Ilmassa lensi happoa ja akun kappaleita. En onneksi saanut happoa tai sirpaleita naamalleni. Vaatteet menivät uusiksi. Vahinkohan tapahtui vapaa-aikana eli harrastuksista voi oppia, kertoo Sainio Aalto-yliopiston Otaniemen tiloissa.…

Kemian laitoksen tutkijatohtori Tanja Kallio huomauttaa, että väärin käsiteltynä litiumioniakut ovat yhtä vaarallisia kuin lyijyakut . Litium muuntuu metallimuotoiseksi iän tai väärän käsittelyn myötä ja metallimuotoinen litium reagoi rajusti ilmankosteuden kanssa. Lisäksi litiumioniakkujen elektrolyytit ovat vahvasti syövyttäviä, jos ne pääsevät akun ulkopuolelle.

Lähes poikkeuksetta onnettomuuden syynä on inhimillinen tekijä

Miksi sitten elektroniikka ei useammin kärvennä ns. erogeenisia alueita? Kallio kertoo, että Li-ion-akut on varustettu turvapiirillä, joka estää akun liiallisen kuumenemisen tai ylilatauksen. Onnettomuuksia sattuu Tukesin tilastojen hyvin vähän kun huomioidaan akkujen valtava määrä. Ja lähes poikkeuksetta onnettomuuden syynä on inhimillinen tekijä.

Sukukalleus kierrätykseen

Hyllystäni löytyy akkulaturi, joka on palvellut pitkään ja ansiokkaasti. Tosin leuat on jossain kohtaa kolvattu siten, että punainen johto näyttää miinusta ja musta plussaa, mutta tämä ei haittaa kun katsoo vain kaapeleiden värin oikein.

Panu Sainio kehottaa vapauttamaan kyseiset perintölaturit palveluksesta, jos tarkoitus on ladata 2000-luvun auton akkua. Autossa kun on kymmeniä tietokoneeksi laskettavia laitteita ja herkkiä antureita. Akillisen rajun virran antaminen voi sekoittaa ja pahimmassa tapauksessa rikkoa elektroniikan.

Uudenaikaiset laturit osaavat analysoida akun varaustilan, akun tyypin ja tehdä latauksen hellävaraisesti

-Uudenaikaiset laturit osaavat analysoida akun varaustilan, akun tyypin ja tehdä latauksen hellävaraisesti. Samoin laturi osaa siirtyä ylläpitolataukseen akun täytyttyä. Lisäksi laturit eivät - valmistajan ohjeita noudatettaessa - tuota kytkettäessä kipinöitä, hän toteaa.

Uudenaikainen laturi pitää latausjännitteen riittävän alhaisena ja pulssimaisena, jolloin vedyn muodostuminen jää vähiin. Joka tapauksessa lataaminen täytyy tehdä hyvin tuuletetussa tilassa. Samoin ennen lataamista kannattaa ihan oikeasti lukea ne käyttöohjeet, jotta kaapelit tulee kytkettyä oikeassa järjestyksessä.

Litiumissa on tulevaisuus

Ajoneuvo- ja konetekniikassa ollaan siirtymässä 150 vuotta vanhasta lyijyisestä akkuperinteestä litiumioniaikaan. Litiumakut tulivat markkinoille vasta 25 vuotta sitten ja niissä on paljon keksittävää ja kehiteltävää. Lyijytekniikka on niin sanotusti melko kypsää, kuten litiumakkuihin erikoistunut Tanja Kallio yli-insinöörille huomauttaa.

Lyijytekniikka on niin sanotusti melko kypsää

Jo nyt litiumioniakun energiatiheys on nelinkertainen lyijyakkuun verrattuna. Tämä tarkoittaa sitä, että litiumioniakku painaa vain neljäsosan lyijyakun painosta ja amppeerituntimäärä on sama.

Rakasta akkuasi

Lyijyakku:

1. Pyydä huoltoa testaamaan akun kunto
2. Irroita itse ladatessasi auton akkukaapelit
3. Hanki moderni laturi
4. Lataa hyvin tuuletetussa tilassa
5. Ensin +-leuka +-napaan. Sitten miinus miinukseen ja lopulta laturin pistoke pistorasiaan.
6. Purkaminen päinvastaisessa järjestyksessä.

Litiumioniakku:

1. Käytä akkua vain siinä laitteessa mihin se on tarkoitettu
2. Käytä laturia, joka on tarkoitettu kyseiselle laitteelle
3. Älä lataa kylmää akkua: litium muuttuu metallimuotoon ja akun ikä lyhenee
4. Kolhiintunut tai rikkinäinen akku kierrätykseen

-Veikkaisin, että energiatiheys kasvaa muutaman prosentin vuosivauhdilla. Jos materiaalitekniikassa tapahtuu harppauksia, voi kehitys olla nopeampaakin, toteaa tutkijatohtori Tanja Kallio.

Esimerkiksi kaivosteollisuudessa akkukäyttöinen kalusto säästäisi työntekijöiden keuhkojen lisäksi selvää rahaa. Kun kaivokseen viedään eurolla polttoainetta, vaativat sekä polttomoottori että sen käyttäjä raitista ilmaa, pakokaasun ja hukkalämmön poistoa kahdella eurolla. Ja hinta nousee syvyyden lisääntyessä. Sama koskee yleisemminkin kaikkea maanalaista rakennustoimintaa.

Arkisessa autoteollisuudessa ollaan jo huipputuotteiden, ja siis huippukalliiden, hybridien kohdalla uudessa litiumtekniikassa. Saksalainen hybridi-tähtikärsä vain on palkansaajan ulottumattomissa.

-Veikkaisin, että neljän viiden vuoden sisällä kuluttajaluokan autot ja etenkin hybridit käyttävät litiumteknologiaa. Tästä on paljon hyviä puolia, sillä auton käyttömukavuus ja taloudellisuus paranevat vahvemman energiapankin myötä, päättää yli-insinööri Panu Sainio.

Lue lisää uusimpien autojen akkuyllätyksistä

Uutinen litiumioniakuista

Kommentit
  • Euroopan tärkeimmän ravintokasvin, vehnän, ilmastokestävyys on heikentynyt

    Vehnän monimuotoiset lajikkeet - vastaus ilmastonmuutokseen.

    Juuri julkaistun tutkimuksen mukaan eurooppalaisen vehnän kyky sietää erilaisia ilmasto-olosuhteita on heikentynyt. Ravintokasvin ilmastokestävyys on tärkeä asia, koska ilmastonmuutos voimistaa sään vaihtelua ja ilmaston ääri-ilmiöitä. Vehnän pärjääminen ilmaston muutoksissa vaikuttaa mm. Euroopan ruokaturvaan sekä huoltovarmuuteen eri maissa. Mikä on suomalaisen vehnän kyky sietää erilaisia säitä?

  • Ihminen haluaa levittäytyä avaruuteen

    Menemmekö Marsiin vai asteroideille, kun Maassa ei voi elää?

    Astrobiologia on kiinnostunut meidän kaltaisen elämän löytämisestä avaruudesta. Mutta voisiko Maan elämä siirtyä avaruuteen ja pärjätä siellä? Tarjoavatko Mars ja asteroidit olosuhteet, joihin ihminen levittäytyy? Mitä elämä vaatii jatkuakseen avaruudessa? Tästä puhuvat dosentti Kirsi Lehto ja tutkimuspäällikkö Pekka Janhunen astrobiologiaa-sarjassa.

Lue myös - yle.fi:stä poimittua

Uusimmat sisällöt - Tiede