Спеціально для ІАП “ЖИТЛО” підготував Дмитро Кузнєцов

Важко уявити життя без електричних приладів. Окреме диво – пристрої, які працюють без під’єднання до розеток. Ще на початку XIX століття вчені з’ясували, що електричну енергію можна акумулювати, тобто нагромаджувати з подальшим використанням. Минуло 200 років з моменту відкриття хімічних джерел струму, впродовж яких технології акумулювання енергії вдосконалили. Сьогодні найчастіше використовуються 5 видів батарей з різними особливостями. Громадянська мережа ОПОРА розповість вам про те, якими бувають акумулятори, та як правильна утилізація може зберегти життя на планеті.

Маркування «Ni-Cd» на батареї означає, що вона нікель-кадмієва. Такі батареї мають малу ємність і використовуються в портативних пристроях, яким для роботи необхідні великі струми: в електрокарах, тролейбусах та електричних шуруповертах, у ліхтарях для дайвінгу.

Переваги

• Витримують довготривалі навантаження та не бояться короткого замикання.
• Стійкі до механічних навантажень та пожежобезпечні.
• Нечутливі до зміни температури середовища.
• Здатні відновлювати ємкість.

Недоліки

• Великі габарити.
• «Ефект пам’яті» – зворотна втрата ємності акумулятора за неправильної експлуатації, тобто при дозарядці без повного розрядження. Акумулятор наче «пам’ятає», що минулого разу його зарядили до того, як він «віддав» усю енергію, тому розряджається до умовної межі, яку «запам’ятав» з минулого разу.

Утилізація

Нікель-кадмієві акумулятори розплавляють у печах з високою температурою. Якщо печі не обладнані спеціальними фільтрами, пари кадмію потрапляють в атмосферу. Оксид парів кадмію може викликати рак, а при вдиханні у великих дозах може спричинити смерть. Симптоми отруєння паром – нудота та судоми.

Нікель-метал-гідридні «Ni-MH» акумулятори подібні до попередніх, але мають вищу енергетичну характеристику та чутливі до температурних умов. Вони схильні до перегріву, тому потребують елементів захисту. Зазвичай такі акумулятори використовують у приладах, що вимагають багато енергії впродовж короткого часу: в плеєрах, фотоапаратах, у ручних ліхтарях, GPS-навігаторах та раціях.

Переваги

• Порівняно із Ni-Cd, при аналогічній вазі мають на 30% більшу ємність.
• Мають слабший «ефект пам’яті».
• Складаються з меншої кількості шкідливих хімічних металів, за що вважаються екологічно безпечнішими.

Недоліки

• Менша кількість циклів заряду: заряджати такі акумулятори можна меншу кількість разів, ніж Ni-Cd.
• Чутливі до зовнішніх температур.
• Високий рівень саморозряду.

Утилізація

Принцип, подібний до утилізації Ni-Cd, але під час плавки виокремлюються кобальт та нікель. Зараз працюють над виокремленням цих металів за допомогою розділення в розчинах.

Вперше акумулятори з позначкою «Li-Ion» (літій іонні) з’явились у 1991 році завдяки компанії Sony. Сьогодні їхні розміни стали меншими, а об’єми – більшими. Маркування «Li-Ion» можна побачити на більшості батарей мобільних телефонів чи ноутбуків.

Переваги

• Велика ємність при малих габаритах.
• Низький рівень саморозряду.
• Відсутній «ефект пам’яті».

Недоліки

• Потребують вбудованої схеми захисту для обмеження максимальної напруги та контролю за температурою елементів.
• Старіння: придатність вичерпується, навіть якщо акумулятори не використовуються.
• Вища вартість порівняно з Ni-Cd.

Утилізація

Утилізація Li-Ion – складний процес, тому утилізація дорожча. Батарею розкривають та виймають її вміст, вимивають електроліт, в якому є солі натрію, відділяють аноди від катодів. Алюмінієві та мідні пластини відправляють на переплавку, пластик подрібнюють та інколи використовують як добавку для автодорожнього покриття.

Акумулятори Li-Polymer – це вдосконалена версія літій-іонних. Відмінність полягає у використанні полімеризованих металів для електроліту, що робить акумулятор безпечнішим, дешевшим та легшим порівняно з Li-Ion. На літій-полімерних батареях працюють мобільні телефони, цифрова техніка та радіокеровані моделі.

Переваги

• Висока щільність енергії на одиницю об’єму та маси, тобто більший об’єм енергії порівняно із розміром.
• Низький рівень саморозряду.
• Відсутність «ефекту пам’яті».
• Можливість отримувати гнучкі форми.

Недоліки

• Пожежонебезпечність через можливість перегріву під час заряду. Вбудовані електронні схеми слідкують за перезарядом та перегрівом акумулятора.
• Кількість робочих циклів сягає близько 800-900 разів.
• Упродовж 2 років об`єм акумулятора скорочується на 20%, навіть якщо ним не користуватись. Тому при купівлі слід звертати увагу на термін виробництва.

Утилізація

Переробляють такі акумулятори подібно до літій-іонних.

Свинцево-кислотні акумулятори «SLA» винайшов у 1859 році французький лікар Гастон Плант. Вони використовуються в автомобілях та обладнанні, що потребує великих потужностей.

Переваги

• Довговічність.
• Невелика вартість.
• Надійність.
• Відсутній «ефекту пам’яті».

Недоліки

• Велика маса.
• Використання отруйних речовин.
• Чутливість до температурних умов.
• Виділення газів при неправильній експлуатації.
• Значний саморозряд.

Утилізація

Переробка SLA акумуляторів – дуже важлива, оскільки свинець вважається важким токсичним металом, який шкодить навколишньому середовищу. Свинець та його солі переробляють спеціальні підприємства. Для безпеки з акумуляторів зливають електроліт та омивають його рештки, після чого руйнують корпус та виймають свинцеві електроди.

Залежно від типу акумуляторів, їхня переробка по різному впливає на середовище та здоров’я людини. Свинець зі свинцево-кислотних акумуляторів, потрапляючи у повітря, може викликати затримку росту в дітей, пошкодження головного мозку. Сірчана кислота – особлива: попадання в очі може призвести до постійної сліпоти, при ковтанні пошкоджує внутрішні органи.

Кадмій з нікель-кадмієвих батарей вважається небезпечнішим за свинець для організму людини. Особливо шкідливий він для нирок. Саме тому ці батареї заборонено утилізовувати на смітниках у багатьох країнах світу.

Нікель-метал-гідридні та літій-іонні батареї вважаються нетоксичними. Найнебезпечніше у них – електроліт. Нікель токсичний для рослин, однак не шкодить людині. Літій-іонні також вважаються безпечними, проте з пошкодженими батареями потрібно бути обережним, уникати прямого контакту.

Ми розповіли про основні переваги та недоліки акумуляторів. Хоча можливість накопичення енергії – важлива для людства, слід пам’ятати про шкоду, яку акумулятори можуть завдати природі та здоров’ю. Дізнатись, куди потрібно здавати використані батарейки та акумулятори, можна тут.