Rodzaje akumulatorów

03 Lis 2018

Zaczyna się okres, w którym częściej niż w innych porach roku właściciele samochodów decydują się na wymianę akumulatora. Nie od rzeczy będzie więc usystematyzować wiadomości na temat ich podziału baterii ze względu na ich cechy konstrukcyjno-użytkowe.

Praktycznie 100% akumulatorów stosowanych w nie hybrydowych autach osobowych (ale też motocyklach, ciężarówkach, autobusach itp.), to akumulatory kwasowe, zwane też ołowiowymi. Czyli takie, w których elektrolitem jest wodny roztwór kwasu siarkowego (aczkolwiek niekoniecznie występujący w postaci cieczy), zaś elektrodami – płyty z warstwą masy czynnej z porowatego dwutlenku ołowiu (dodatnie) i ołowiu gąbczastego (ujemne). Płyty te wykonane są w ten sposób, że ich szkieletem jest kratka, pełniąca podwójne zadanie. Po pierwsze to na niej utrzymuje się masa czynna, po wtóre przewodzi ona prąd.

Dla działania akumulatora najlepiej byłoby, gdyby kratki sporządzone zostały z czystego ołowiu, ale jest on materiałem zbyt miękkim i o stanowczo za małej wytrzymałości. Dlatego wykonuje się je ze znacznie wytrzymalszych stopów ołowiu.

Z antymonem lub wapniem

Przed laty był to wyłącznie stop z 6-10% zawartością antymonu. Podstawową zaletą tego stopu jest łatwość jego uzyskania, główną wadą, że sprzyja zjawisku samoistnego rozładowywania się akumulatora oraz ubywania elektrolitu na skutek wydzielania się z niego tlenu i wodoru w trakcie ładowania.

Oba te niepożądane procesy zachodzą z wielokrotnie mniejszą intensywnością, gdy zamiast antymonu użyty zostanie wapń. Stosuje się go znacznie mniej, bo ok. 0,1%, co jednak wcale nie ułatwia uzyskania stopu. Jest to w ogóle dosyć trudne – ze względu na drastyczną różnicę w gęstości (ciężarze właściwym) wapnia i ołowiu oraz wysokie powinowactwo wapnia do tlenu. Produkcja akumulatorów wykorzystujących stop ołowiowo-wapniowy została więc opanowana stosunkowo niedawno.

Gdy to się udało, naturalną koleją rzeczy powstała potrzeba nazwania akumulatorów nowego rodzaju w specjalny sposób, by łatwo można je było odróżnić od wcześniej wytwarzanych baterii. Tym bardziej, że miały one odmienne cechy użytkowe. Ukute zostało zatem określenie: „akumulatory wapniowe”, choć wapnia jest w nich tak naprawdę bardzo niewiele. Znacznie mniej niż antymonu w akumulatorach starszego typu, które przez całe dziesięciolecia nazywane były jednak akumulatorami kwasowymi lub ołowiowymi, obecnie zaś tylko czasem bywają określane mianem antymonowych.

Dla porządku dodajmy jeszcze, że akumulatory wapniowe też mają pewne wady. Zasadniczymi, z punktu widzenia użytkownika pojazdu, jest mała odporność na głębokie rozładowania, zwłaszcza te zachodzące cyklicznie.

A co się dzieje, gdy kratki płyt ujemnych sporządzone zostaną ze stopu antymonowego, zaś dodatnich z wapniowego? Mamy wówczas akumulator o cechach pośrednich między wapniowym i antymonowym. Dla baterii tego typu przyjęta została nazwa akumulator hybrydowy.

Bezobsługowy, wymagający obsługi

Akumulatory wapniowe często bywają również nazywane bezobsługowymi. Z jednej strony ma to swoje uzasadnienie, z drugiej jednak prowadzi do nieporozumień. Rzecz w tym, że pojęcie akumulator bezobsługowy przeszło do potocznego języka z norm, w których w ten sposób określane są baterie cechujące się tempem ubywania elektrolitu niższym niż pewna – fakt, że niewielka – wartość. Akumulatory wapniowe spełniają oczywiście ten warunek, co nie znaczy, że nie można sobie wyobrazić np. hybrydowego, który również będzie odpowiadał normie na bezobsługowość. Jednocześnie należy mieć świadomość, iż tak naprawdę nie ma baterii bezobsługowych. Przy wszystkich trzeba przeprowadzać pewne zabiegi (podładowywać, sprawdzać, czy są dobrze zamocowane, czy mają czyste czopy itp.)

Na zakończenie kwestii stopów wykorzystywanych w akumulatorach godzi się jeszcze wspomnieć o srebrze, które też bywa dodawane do tychże stopów. Wedle firm, które tak czynią, kratki dzięki temu lepiej przewodzą prąd oraz cechują się większą odpornością na korozję.

W płynie, w żelu, w macie

Drugim ważnym podziałem jest rozróżnienie przeprowadzane pod kątem postaci, w jakiej znajduje się elektrolit. Najczęściej do czynienia mamy z płynnym elektrolitem, gdyż rozwiązanie takie najmniej kosztuje. I na tym w zasadzie kończą się jego zalety. Do głównych wad należy ryzyko wycieku żrącego kwasu przy małym nawet pęknięciu obudowy, w wielu bateriach potrafi on wyciec również przy nadmiernym przechyleniu akumulatora. Kolejny istotny mankament to mała zdolność do rekombinacji (powtórnego łączenia się) tlenu i wodoru wydzielających się przy ładowaniu. Gazy te bowiem szybko wydostają się z elektrolitu i ulatują do atmosfery przez system odpowietrzania akumulatora. Co gorsza niosą zwykle ze sobą mgiełkę z kwasu, czego skutki widać czasami na elementach nadwozia znajdujących się blisko akumulatora.

W akumulatorach żelowych elektrolit przypomina galaretę. Też jednak potrafi wyciec, gdyż w trakcie ładowania i rozładowywania baterii staje się bardziej płynny. Z rekombinacją tlenu i wodoru są również problemy ze względu na bąble powstające w żelu przy ładowaniu, utrudniające kontakt między gazami wydzielającymi się na różnych płytach. Wreszcie z uwagi na to, że część elektrolitu to substancja żelująca, akumulator ma mniejszą pojemność i prąd ładowania niż bateria z płynnym kwasem. Niejako w zamian cechuje się natomiast większą odpornością na drgania, skuteczniej też z jego wnętrza odprowadzane jest ciepło powstające przy przepływie prądu.

Najwięcej dobrego można powiedzieć o akumulatorach typu AGM, czyli takich, w których elektrolit uwięziony jest w macie z odpowiednio spreparowanych włókien szklanych. Z baterii tych kwas nie ma szans wyciec, praktycznie cały tlen i wodór wydzielające się przy ładowaniu łączą się z powrotem w wodę. Minus baterie AGM mają w zasadzie jeden – są droższe od innych.

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz