Kodėl nustoja veikti elektroninės įrangos elementai?

Telefonai, nešiojamieji ir planšetiniai kompiuteriai bei kiti elektronikos įrenginiai turi ,,tiksinčias laiko bombas” – elementus, kurie po trejų ar ketverių metų nustoja veikti ir įrenginys tampa beverčiu. Belieka įsigyti arba naują įrenginį, arba pakeisti elementą. Kodėl taip nutinka?

Kaip einant laikui sulėtėja kompiuterių programinės įrangos veikimas, o ant telefonų nežinia iš kur atsiranda įbrėžimai, taip ir elementų „gyvenimas“ nėra amžinas. Kas dėl to kaltas? Iš dalies, juos gaminančios kompanijos, tačiau manoma, jog prie to smarkiai prisideda ir patys vartotojai.

Elektronikos įrenginiuose dažniausiai naudojami ličio jonų elementai. Jų veikimą galima nusakyti daugmaž taip: teigiamas elektrodas pagamintas iš ličio, yra sujungtas su neigiamą krūvį turinčiu elektrodu, pagamintu iš anglies. Įkraunant elementą, jonai perneša teigiamą krūvį iš ličio katodų į anglies anodus. Elementą įkrovus, teigiamas krūvis „teka“ atgal į katodus, taip sukurdamas elektros įtampą.

Iš esmės, tiek elemento įkrovimas, tiek iškrovimas veikia tuo pačiu principu. Tiesiog ličio jonų elementai geriausia tinka vartotojų elektronikos įrenginiams – jie lengvi, kompaktiški, gali išlaikyti didelę įtampą ir, svarbiausia, gali būti įkrauti ir iškrauti šimtus kartų, kol galutinai „nusibaigia“. Jų „gyvenimas“ ilgas, tačiau neamžinas.

Elementų „mirtis“ prasideda tą pačią sekundę, kai jie palieka gamyklą. Tai neišvengiama ir nepakeičiama, o ličio jonų elementai gali „nusibaigti“ vos per kelerius metus, net jei yra retai naudojami ir nepilnai įkraunami. Naudojant nuolat, ličio jonų elementai gali „mirti“ mažiau nei per dvejus metus – jei laikysime, kad praradęs trečdalį talpos elementas „miršta“.

Žinant, kad elementai veikia cheminio proceso principu, tampa aišku, kad energija bus nuolat prarandama. Nėra tobulų cheminių reakcijų, visų jų metu prarandama bent šiek tiek energijos bei sukuriama nepageidaujamų medžiagų. Taip pat ir elementų atveju.

Jonų elementų praktinė riba jau beveik pasiekta, tačiau horizonte matyti naujos technologijos. Atliktuose tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama katodui. Anodui tradiciškai naudojama anglis ar jos mišiniai. Tobulesnių elementų ieško ne tik elektronikos, bet ir elektra varomų automobilių gamintojai. Tačiau, kitaip nei kompiuterių gamintojai, automobilininkai negali siūlyti produktų, kurie po kelerių metų taps beverčiai. Taigi skiriama daug dėmesio ieškant elementų, kurie būtų efektyvūs, talpūs ir kartu ilgaamžiai.