Close

Svinčeni akumulatorji veljajo za prve polnilne baterije proizvedene in uporabljane za masovno komercialno uporabo. Izumil jih je francoski fizik Gaston Plante, leta 1859. Osnovno načelo delovanja je v brez večjih sprememb in z le dodanimi izboljšavami na voljo še danes. Svinčeno kislinska izvedba baterijskega napajanje je zaradi ugodnih surovin ugodna za proizvodnjo in dosega nizke nakupne cene na trgu. Uporabljajo se v avtomobilski industriji, golf vozičkih, viličarjih, navtiki in UPS sistemih.

Svinčene baterije imajo sploh glede na starost in pomanjkanje intenzivnega razvoja tudi nekaj slabosti. Nedvomno so težke in nerodne za prenašanje ter vgradnjo v sodobne elektronske sisteme. Popolno izpraznjenje akumulatorja pogosto vodi v odpoved ali občutno znižanje kapacitete ter življenjske dobe.

Odvisno od stopnje izpraznjenosti ter načina uporabe in vzdrževanja svičeni akumulatorji ob vzdrževalni uporabi zmorejo od 200-300 ciklov polnjenja in praznjenja. Glavni razlog je predvsem visoka občutljivost na korozivnost vgrajenih materialov ki zmanjšujejo kemijske lastnosti pozitivnih polov. Polnjenje svičnenega akumulatorja je preprosto, v kolikor se upoštevajo osnovna navodila glede napetostnih omejitev. Polnjenje z nižjo napetostjo omeji zmogljivosti baterije in povzroča nastanek sulfatizacije na negativnih polih. Visoka polnilna napetost sicer izboljša zmogljivosti akumulatorje vendar pa posledično povzroča korozijo na pozitivnih polih. Iskanje pravega napetostnega razmerja je za vzdrževalne in polnilne pogoje torej ključno. Sodobni polnilniki samodejno nastavljajo in vzdržujejo pravilno stopnjo napetosti ob začetku polnjenja, med glavnim delom polnjenja ter ob zaključku ter tako omogočajo optimalni izkoristek potenciala tovrstnih baterij.

Svinčeno kislinske akumulatorje je dolgoročno nemogoče polniti z visokimi polnilnimi tokovi brez visoke verjetnosti pred odpovedjo baterije.
Praviloma polnilni časi povprečnega svinčenega akumulatorja znašajo od 14 do 16 ur. Svinčeni akumulatorji morajo biti vedno shranjeni napolnjeni, popolno praznjenje pred ponovnim polnjenjem se močno odsvetuje in je povsem nepotrebno ter škoduje življenjski dobi.

Vseeno, ne glede na tehnološko starost tovrstni akumulatorji še nekaj časa ne bodo odšli in proizvodnje in prodajnih polic. Poleg ugodne cene je pomembna relativna neobčutljivost na visoke in nizke temperature ter nizka stopnja samoizpraznjenja.

ZAPRTI KISLINSKI AKUMULATORJI

Prvi zaprti akumulatorji ki niso potrebovali dodatnega vzdrževanja so se pojavili v sredini 1970. Takrat so se pojavljale debate okrog danes dobro poznanega izraza "sealed lead acid", SLA akumulatorjev kar je v tehničnem žargonu nesmiselen izraz, saj kislinsko svinčenega akumulatorja ni bilo mogoče popolnoma zatesniti. Inženiriji, sodelujoči pri razvoju tega t.i zaprtega akumulatorja so ohišju akumulatorja dodali ventile za izpust plinov in nastal je izraz VRLA - valve-regulated lead-acid battery. Ti ventili so omogočali preprosto prenosljivost, zadostno zaprtje ohišja in hrati možnost nekoliko višjih polnilnih tokov, pri kateri nastaja tudi večja količina izpustnih plinov. Raje kot namakanje vezanih plošč v kislino so se odločili za uporabo v elektrolit namočen separator. Tak način je omogočal montiranje in uporabo akumulatorja tudi izven običajnih okvirov dotedanje uporabe.

Zaprti tipi akumulatorjev vsebujejo manj elektrolita kot klasični svinčeno kislinski akumulatorji. Ena izmed večjih prednosti zaprtih akumulatorjev je rekombinacija plinov v ponovno tekoče stanje ter s tem minimalna izguba elektrolita med uporabo in v času predvidene življenjske dobe. Rekombinacija plinov nastaja pri tlaku 0,14 bar (2 psi). Presežki tlaka ob hitrejših polnjenjih, prenapolnjenju ali močnejših in trajnejših praznilnih tokovih se spuščajo prek vgrajenih ventilov. Zato je pomembno vsaj čim počasnejše polnjenje teh akumulatorjev za doseganje daljše življenjske dobe.

Najpogostejši sodobni akumulatorji za vzdrževalne namene se pogovorno imenujejo Gel akumulatorji, v resnici gre za VRLA in AGM akumulatorje. Pravi gelski akumulatorji so na trgu redkejši in praviloma veljajo za najzmogljivešji tip svinčenih akumulatorjev. Manjši baterijski sklopi s kapacitetami do 30Ah se imenujejo SLA (Sealed Lead Acid). Pakirani v plastična ohišja se pogosto uporabljajo v manjših UPS sistemih, ventilacijskih sistemih in industiji.

AGM zasnova svinčenih akumulatorjev je novejši tip, vsebuje pa elektrolit namočen v stekleno volno oz. elctrolytein.
Omogoča hitro polnjenje, konstantne visoke tokove in podaljšano življenjsko dobo. Tehnologija AGM se najbolje obnese pri kapacitetah od 30 do 100 Ah, manj pa je primerna za večje sisteme. Tipična uporaba tovstnih baterij so zagonski akumulatorji za motocikle, start-stop akumulatorje za hibridna in druga sodobna vozila s to tehnologijo in navtiko. Ti akumulatorji niso občutljivi na način postavitve, omogočajo pokončno montažo in dovoljujejo neomejene naklone ter so relativno neobčutljivi na hude tresljaje in udarce.

S starostjo in višjim številom ciklov praznjenja in polnjenja AGM akumulatorji opazno izgubljajo na moči in kapaciteti.Ob zaključku življenjske dobe se pogosto zgodi da nenadoma odpovejo. Pri tovrstnih akumulatorjih je predvsem v primeru uporabe v izrednih razmerah ter zahtevnejših aplikacija potrebno predvidevanje preostale življenjske dobe in redne meritve stanja akumulatorja.

Optimalna delovna temperatura VRLA akumulatorjev je 25°C. Vsakih nadaljnih 8°C zmanjša življenjsko dobo akumulatorja za polovico.
Ti akumulatorji imajo najboljšo življenjsko dobo in zmogljivosti ob nizkih praznilnih in polnilnih tokovih. Vseeno omogočajo hipne visoke tokove za nekaj sekund (zagonski akumulatorji). Nekoliko prirejeni akumulatorji, imenovani tudi SLI - starter-light-ignition ali zagonski akumulatorji so tako ob vseh naštetih prednostih logična izbira za uporabo v avtomobilski industriji.

ZAGONSKI IN CIKLIČNI AKUMULATORJI

Zagonski akumulatorji so izdelani za zagon motornih vozil in omogočajo visoke hipne zagonske tokove. Globoko ciklične baterije na drugi strani ne omogočajo visokih zagonskih tokov in so izdelane za konstantne nižje praznilne tokove. Na zunaj sta oba tipa baterij med sabo zelo podobna, nekater prizvajalci v nazivih akumulatorjev celo ne razlikujejo teh dveh tipov in so vidni le prek serijskih številk ali drugih manj informativnih oznak. Vseeno je večina akumulatorjev za osnovno prepoznavanje dovolj označena da se ločijo med seboj.
Bistvena razlika je v arhitekturni zgradbi akumulatorjev.

Zagonski akumulatorji imajo označeno CCA oznako v amperih (A) ki predstavlja količino toka ki ga baterija lahko proizvede pri nizki temperaturi. SAE J537 specifikacija navaja 30 sekundno praznjenje akumulatorja pri -18°C, ob predpostavki da napetost akumulatorja ne pade pod 7.2V (Velja za 12V akumulatorje, Society of Automotive Engineers).

Zagonski akumulatorji imajo zelo nizko notranjo upornost, doseženo z dodajanjem dodatnih notranjih plošč za maksimalni izkoristek akumulatorja glede na dodeljeno dimenzijo. Notranje plošče so tanke, svinec pa je dodan precizno v obliki tankega nanosa. Ta metoda razširi delovno področje akumulatorja in najvišji možen izkoristek. Tak način izvedbe je dobrodošel zaradi hipnih visokih zagonskih tokov ter dejstva da se med uporabo (recimo vožnjo avtomobila) akumulator nenehno polni. Tako ni potrebna visoka kapaciteta, le najvišji možni zagonski tok, ko ga uporabnik potrebuje.


Slika prikazuje prečni prerez zagonskega akumulatorja. Tanke notranje plošče v paralelni vezavi dosegajo nizko notranjo upornost na veliki površini. Zagonske baterije ne omogočajo globokega izpraznjenja. Vsako visoko izpraznjenje akumulatorja škoduje življenjski in zmogljivosti.



Slika prikazuje prečni prerez cikličnega akumulatorja. Notranjost je izdelana iz debelih plošč za izboljšanje cikličnih zmožnosti. Praviloma ciklične baterije omogočajo vsaj 300 ciklov. Sodobni akumulatorji v informativnih listih in tehničnih specifikacijah omenjajo tudi do 1500 ciklov uporabe!

 Zagonskih in cikličnih akumulatorjev med samo ne moremo zamenjati. Pogosto se zaradi želje po ugodnem nakupu v golf ali invalidske vozičke vgrajujejo zagonski kislinski akumulatorji. Rezultat je izjemno kratka življenjska doba akumulatorja in z vsakim ponovnim polnjenjem opazno slabše karakteristike akumulatorja (domet, čas uporabe,..). V koliko niste prepričani pri svinčenih akumulatorjih velja preprosto pravilo - večja kot je količina svinca v notranjosti, dlje bodo trajali. Količina svinca se preprosto preveri prek podatka o teži. Potrebno je le opozorilo da nekateri nizkocenovni proizvajalci v akumulatorje vgrajujejo nižjo količino svinca in v ohišja dodajajo razne obtežilne elemente za ponarejanje podatka o teži.

Svinec je okolju nevaren in okoljevarstveniki si prizadevajo omejiti količino svinčenih akumulatorjev na trgu. V Evropi so uspeli omejiti Ni-Cd baterije in alternativno dovoljevati Ni-Mh tipe baterij. Podobne želje veljajo tudi za trg svinčenih akumulatorjev. Gre pa v tem primeru za težji problem zamenljivosti saj trenutno ne obstaja enako kakovostna alternativa po vsaj približno enaki tržni ceni. Kot alternative se omenjajo Ni-Mh in Li-Ion baterije, vendar imata oba tipa značilne večje zagonske težave pri nizkih temperaturah. Zaenkrat svinčeni akumulatorji ostajajo prva izbira avtomobilske industrije za zagon motorjev.

PREDNOSTI IN SLABOSTI SVINČENIH AKUMULATORJEV - splošno

PREDNOSTI:

  • Ugodne proizvodnje in prodajne cene na trgu
  • Nizka stopnja samoizpraznjenja, najnižja med polnilnimi baterijami
  • Visoka specifična moč, možnost visokih praznilnih tokov
  • Dobre operativne lastnosti v visokih in nizkih temperaturnih območjih

 

SLABOSTI:

  • Nizka specifična energija
  • Počasno polnjenje
  • Zahteva po hrambi vedno napolnjenih akumulatorjev (občutljivost na sulfatizacijo)
  • Omejena življenjska doba v primeru nenehnih višjih stopenj praznjenja in polnjenja
  • Kislinske običajne verzije potrebujejo vzdrževanje (dolivanje destilirane vode)
  • Transportne omejitve pri kislinskih mokrih tipih akumulatorjev, možnost razlika elektrolita
  • Tehnologija ni okolju prijazna

 

 




Close