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

1

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

2

3