Najsłabsze ogniwo.pdf

Najsłabsze

ogniwo

Piotr Stanisławski

Gdyby procesory rozwijały się w tak ślimaczym tempie jak zasilające je

akumulatory, wciąż wolelibyśmy posługiwać się liczydłami.

Rok 2006 na długo pozostanie w pamięci szefów Sony. Kłopoty zaczęły się od dziwnych

zdarzeń, o których szybko zrobiło się głośno w całym Internecie. Na konferencji w Osace

jeden z laptopów nagle zaczął dymić, wydawać niepokojące trzaski, aż wreszcie

zwyczajnie się zapalił. Legendy o takich zdarzeniach od dawna krążyły po sieci, jednak

Japończycy jako pierwsi udokumentowali całą sprawę, robiąc serię zdjęć. Szybko okazało

się, że pechowa maszyna to laptop firmy Dell. Producent początkowo próbował się

wszystkiego wyprzeć, ale szybko zmienił front i zaczął mówić o pojedynczym wypadku.

Niestety, równocześnie zaczęły się pojawiać sygnały z innych miejsc. Scenariusz zawsze

był podobny – zwykły komputer podczas normalnej pracy zaczynał dymić, a potem

zapalał się lub wręcz wybuchał. Późniejsze oględziny sprzętu zawsze pokazywały, że

problemem jest bateria komputera – to w niej widniała osmalona dziura. Udało się nawet

zarejestrować całe zdarzenia na filmie – kilka z nich można zobaczyć w serwisie Youtube.

Z czasem okazało się, że nie tylko Dell ma kłopoty. Baterie zaczęły wybuchać między

innymi w komputerach Apple, Lenovo i sprzęcie mniejszych producentów. Śledztwo

prowadziło do jednego źródła – firmy Sony. To ona dostarcza ogniw, które producenci

laptopów opakowują i umieszczają w swoich komputerach. Przyciśnięci do muru

Japończycy przyznali się do błędu. W procesie produkcji do wnętrza ich akumulatorów

dostały się drobne opiłki metalu. To one w wyjątkowo niesprzyjających okolicznościach

powodowały nagłe zwarcie wewnątrz baterii, które wywoływało pożar, a czasem nawet

wybuch. Sony zobowiązało się do wymiany wadliwych baterii – oszacowano, że jest ich

niemal 10 milionów. Cała operacja może kosztować producenta ponad 400 milionów

dolarów.

Jednak wpadka Sony to nie tylko pech jednej firmy. To sygnał znacznie poważniejszego

problemu. Współczesne akumulatory mają tak wyśrubowane parametry, że najmniejszy

problem może skończyć się nawet tragicznie. Konstrukcja ogniw zasilających laptopy,

odtwarzacze mp3 czy komórki zmienia się bardzo wolno, a ich możliwości nie nadążają

za zapotrzebowaniem rynku. Od początku lat 90. złożoność procesorów wzrosła ponad

500 razy, pojemność twardych dysków – około 3000 razy, a pojemność elektryczna

akumulatorów – zaledwie trzykrotnie. W dodatku dzisiejsze komputery stawiają swoim

źródłom zasilania niesamowicie wygórowane wymagania. Procesor, ekran LCD,

nagrywarka DVD, głośniki – każdy z tych elementów inaczej i w innych momentach

pobiera prąd, a w dodatku wymaga absolutnie stałego i niezmiennego napięcia.

Tymczasem normalny akumulator podczas wyładowywania traci napięcie. By utrzymać

jego stałą wartość, akumulator pracuje w wąskim zakresie swojej pojemności, w którym

może zagwarantować idealne napięcie. To trochę tak, jakby z 60-litrowego baku

samochodu można było wykorzystać tylko 20 litrów – reszta jest zapasem

bezpieczeństwa. Oczywiście te pozostałe 40 litrów wciąż trzeba ze sobą wozić.

Najpopularniejsze dziś akumulatory mają konstrukcję litowo-jonową (Li-Ion). Elektrody

wykonane są w nich z litu – metalu gwarantującego najwyższe wartości napięcia, jednak

bardzo reaktywnego chemicznie. W kontakcie z powietrzem lit zapala się, wydzielając

dodatkowo chmurę trującego, smrodliwego dymu. By doprowadzić baterię do

niestabilnego stanu, nie trzeba wiele – wystarczy za wysoka temperatura lub zbyt szybkie

rozładowanie ogniwa. Dlatego akumulatory Li-Ion wypchane są systemami

bezpieczeństwa. Przede wszystkim nawet mały akumulator – paluszek – ma ogranicznik

napięcia oraz bezpiecznik chroniące przed przeładowaniem i całkowitym rozładowaniem

– obie sytuacje niszczą bowiem ogniwo. Jest jeszcze trzeci mechanizm, coś na kształt

autodestrukcji. To porowata membrana znajdująca się między anodą i katodą, która przy

zbyt silnym rozgrzaniu zamyka się, niszcząc baterię, ale jednocześnie schładzając ją do

bezpiecznych granic. W przypadku baterii Sony zabezpieczenia zawiodły.

Czy jesteśmy więc skazani na coraz krócej pracujący sprzęt, który w dodatku będzie od

czasu do czasu efektownie wybuchał? Systemy samodzielnie wytwarzające prąd w

rodzaju ogniw paliwowych wciąż są zbyt drogie i mało wydajne, by się upowszechnić.

Nadzieją jest inne podejście do zasilania sprzętu. Zamiast jednej baterii o

wyśrubowanych parametrach w komputerze czy odtwarzaczu mp3 mogłoby się znaleźć

kilka mniejszych ogniw zasilających poszczególne części. Jedna bateryjka obsługiwałaby

twardy dysk, druga ekran, trzecia wzmacniacz. Do tej pory takie rozwiązanie było

niemożliwe, bo niebezpieczne litowo-jonowe akumulatory wymagały solidnej konstrukcji

zabezpieczającej ich wrażliwe elementy. Pojawiają się jednak rozwiązania, w których

elektrolitem jest zaawansowany polimerowy żel, który całkowicie uniemożliwia

niekontrolowany przepływ elektronów kończący się katastrofą. Takie akumulatory nie

potrzebują pancerza i mogą mieć grubość karty kredytowej czy kilku kartek papieru.

Umieszczone w różnych punktach komputera mogą zapewnić mu stabilną i bezpieczną

pracę dzięki rozproszeniu źródeł zasilania. Firmy produkujące takie systemy zapowiadają,

że w 2007 roku rozpoczną intensywny atak na rynek. Oby się im udało...

Piotr Stanisławski

48/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: