Akumulator

English

---

Napon akumulatora

Potpuno napunjen akumulator ima napon od barem 12,6 V. Kod vrijednosti od 12,2 V napola je još pun, a kod 11,9 V gotovo je prazan. Akumulator se puni naponom od 14,2 V do 14,4 V (nikako ne naponom višim od 14,7 V). Akumulator se ne bi smio isprazniti tako da mu napon padne ispod 10,8 V (1,8 V po ćeliji).

Struja akumulatora

Akumulator se treba puniti strujom kojoj je jačina brojčano 10%-20% iznosa njenog kapaciteta. Dakle, akumulator kapaciteta 10 Ah treba se puniti strujom jačne od 1 A do 2 A ili nešto manjom, ali ne jačom strujom!

Yuasa 12AL-A2
12 označava 12 Ah
AL označava model (dimenzije)
A2 označava tip priključnica

Rad akumulatora

Akumulator ima dvije elektrode (dvije priključnice) gdje je jedna (katoda = pozitivni + pol) spojena na ploče od olovnog dioksida (PbO₂) dok je druga elektrtoda (anoda = negativni - pol) spojena na ploče od čistog olova (Pb) i one su zajedno uronjene u sumpornu kiselinu (H₂SO₄ koncentracije 1.28 kg/l za  posve napunjen akumulator).

Prilikom pražnjenja akumulatora, sumpor iz sumporne kiseline se taloži na pločama obiju elektroda (sulfacija) i kristalizira (nastaje olovni sulfat PbSO₄), a u tom procesu dodatno još nastaje voda koja smanjuje koncentraciju sumporne kiseline (sa 1.28 kg/l za pun akumulator do 1.1 kg/l za prazni akumulator).

Kemijska reakcija pražnjenja akumulatora prikaza je sljedećom kemijskom relacijom:

Slika preuzeta sa https://www.schrack.hr

PbO₂ (katoda) + 2H₂SO₄ (sumporna kiselina) + Pb (anoda) --> 2PbSO₄ (olovni sulfat) + H₂O (voda)

Obrnuti proces dešava se kod punjenja akumulatora, kristalizirani sulfati se rastvaraju (desulfacija) i ispušteni sumpor povećava koncentraciju sumporne kiseline.

Prema tome, gustoća elektrolita je pouzdan parametar za određivanje energije u akumulatoru. U praksi, gustoća elektrolita može se lako izmjeriti korištenjem bometera, refraktometara, i sl.

Pražnjenje akumulatora

Uobičajeno je da se akumulator prazni i kad na njega nije spojen potrošač: npr. GEL akumulatori se prazne 2% mjesečno na temperaturi od 20°C. Za svakih dodatnih 10°C pražnjenje se udvostručuje.

Kada je akumulator posve pun na elektrodama ne bi trebalo biti kristaliziranih olovnih sulfata. No kod svakog ciklusa punjenja i pražnjenja, mala količina sulfata ipak ostaje na eketrodama, a taj sulfat je glavni razlog starenja akumulatora, pa se tako akumulatori trebaju uvijek držati posve napunjenima. Ako se prazni akumulator ostavi i ne napuni dulje vrijeme, te kristalne strukture sulfata očvrsnu toliko da ih se kasnije više ne može razbiti punjenjem. Ista situacija se dešava ako se akumulator ne napuni duže vrijeme, tako da dio ploča elektroda ostaje nepovratno sulfiziran i nataloženi sloj ne može se punjenjem pretvoriti u čisto olovo ili olovni dioksid. Rezultat je smanjena površina elektroda izložena elektrolitu, čime se trajno smanjuje kapacitet akumulatora.

Duboko pražnjenje

Dubokim pražnjenjem klasičnog akumulatora smatra se pražnjenje do nekih 50% negovog kapaciteta i pražnjenje ispod te razine nije dobro za klasični akumulator. Tako akumulator kapaciteta 60 Ah ne bi smio potrošiti više od 30 Ah. Postoje specijalni akumulatori za duboko pražnjenje (tzv. deep cycle) koji su stvoreni upravo za duboka pražnjenja kod kojih se može isprazniti čak 80% njihovog kapaciteta (ali ni oni ne smiju biti ispražnjeni do kraja). Duboko pražnjenje oštećuje akumulator na takav način da se aktivni materijal trajno uklanja s ploča elektroda, smanjujući provodnost. Crni i smeđi talog na dnu akumulatora prvi je znak da je akumulator često doživio duboka pražnjenja.

Erozija i korozija ploča

Tijekom normalnog korištenja i punjenja nije moguće izbjeći da se ne odvoji dio olova ili olovnog oksida sa elektroda, tako da se volumen elektroda s vremenom smanjuje - to je erozija ploča elektroda. Povećanna ili ubrzana erozija ploča naziva se korozija.

Materijal nastao erozijom ploča taloži se na dnu i postaje s vremenom sve deblji. Kako je to materijal koji je električki vodljiv, njegov debeli talog može električki povezati elektrode i uzrokovati kratki spoj među pločama akumulatora.

Normalna erozija se kontrolira ograničavanjem dubine pražnjenja, smanjenjem broja ciklusa pražnjenja, i brigom o radnoj temperaturi akumulatora. Suprotno tome, povećana erozija uzrokovana je dugim prepunjavanjem akumulatora. Ali i obrnuto, punjenje s premalom strujom rezultirat će time da ioni u elektrolitu neće biti u stanju kvalitetno rastvoriti nataloženi olovni sulfat sa ploča elektroda.

Stratifikacija baterije

Stratifikacija (razdvajanje na slojeve) je proces koji se dešava kada se akumulator puni s nedovoljno jakom strujom (ili se nikad ne puni do razine veće od 2/3 njegovog kapaciteta). Pri malim jačinama struje punjenja, premali protok iona neće dovoljno miješati kiselinu elektrolita tako da će se voda i kiselina razdvojiti u slojeve jer teža kiselina pada na dno dok voda ostaje gore. Koncentracija kiseline pri vrhu postaje premalena, a pri dnu prevelika što uzrokuje da se na pločama gore zadržava sulfat, a donji dio ploča pojačano erodira.

Kod akumulatora s tekućim elektrolitom stratifikacija se može izbjeći namjernim punjenjem kratkim impulsima s povećanim naponom kod kojih plin u elektrolitu stvara mjehuriće kojim se elektrolit miješa. To je princip koji koriste pametni punjači u impulsnom modu punjenja.

Kod zatvorenih akumulatora (netekući elektrolit, npr. GEL) nema pojave stratifikacije.

Peukertov zakon

Peukertov (čitaj Pojkertov) zakon opisuje kako kapacitet akumulatora ovisi o jačini struje kojom se akumulator prazni. Kapacitet akumulatora nije linearan s obzirom na struju pražnjenja. Npr. akumulator s nazivnim kapacitetom od 60 Ah implicira da ako se prazni strujom od 3 A (20 puta manjom od iznosa nazivnog kapaciteta) da će tako izdržati praženjenje od 20 sati (3 A × 20 h = 60 Ah). No isti taj akumulator ako se prazni jačom strujom, npr. 10 A neće se prazniti tom strujom 6 sati (iako bi linearno matematički to bilo 10 A × 6 h = 60 Ah). Zbog stvarnih procesa koji se dešavaju u akumulatoru (unutarnji otpor, zagrijavanje, itd.), veće jačine struje pražnjenja neće postići istu radnu efikasnost i nazivni kapacitet akumulatora.

 

Starter akumulatori

Starter akumulatori su posebna vrsta akumulatora dizajnirana za davanje ekstremno jakih struja (od nekoliko stotina ampera) koji su potrebni vozilu kod startanja. Ovi akumulatori imaju tanke olovne ploče u obliku olovne pjene i osjetljivi su na duboka pražnjenja. Obično se koriste tzv. AGM (Absorbent Glass Mat) akumulatori. Takvi akumulatori se koriste kod novih vozila i prilično su skupi.

AGM akumulatori

AGM (Absorbed Glass Mat) akumulatori su tipovi akumulatora koji se razlikuju od klasičnih akumulatora (s olovnim pločama i kiselinom) jer imaju separatore od staklene vune koji posve apsorbiraju elektrolit (nema ulijavanja elektrolita). Apsorbirani elektrolit se ne može izliti iz akumulatora čak i kad se kućište akumulatora razbije, a sam akumulator može dobro funkcionirati u svim položajima i daje po jedinci volumena/mase do 50% više snage od standardnih akumulatora.

​Očekivani vijek trajanja ovih akumulatora je do 10 godina ili 3,000 ciklusa paljenja, izdrži niže temperature, otporan je na vibracije, i samopražnjenje mu je 1-3% kapaciteta mjesečno. Imaju manji unutarnji otpor pa su prikladni za brzo punjenje.

GEL akumulatori

GEL akumulatori imaju silikonski gel koji sadrži elektrolit u obliku guste paste što onemogućuje curenje u slučaju puknuća. Ne zahtijevaju neko posebno održavanje i naročito su otporni na vibracije i rade u svim položajima. Daju nešto manju snagu po jedinici volumena/mase od AGM akumulatora. Dobro podnose niske temperature, ali ne kao AGM akumulatori, i samopražnjenje je 2-6% kapaciteta mjesečno. Osjetljivi su na pogrešno punjenje - koriste posebne punjače koji su namijenjeni posebno za GEL akumulatore.