Top image

Ólom akkumulátor tudástár

Ebben a cikkben megpróbáltuk összegyűjteni, hogy mit is érdemes tudni az ólomakkumulátorok működéséről és karbantartás igényéről anélkül, hogy sok felesleges műszaki adattal halmoznánk el az olvasót. Valójában észrevehető, hogy ahány akkumulátor-gyártó, annyi eltérés mutatkozik az akkumulátor leírásában és gondozásában, ezért néhány esetben kénytelenek voltunk általánosítani.

Az ólom akkumulátorok kereskedelmi forgalmazása több, mint 100 éves múltra tekint vissza. Ugyanaz a kémiai reakció játszódik le napjainkban is az energia-tárolás és leadás folyamán, mint a kezdeteknél. Ha valaki az akkumlátorok ismeretének és gondozásának alapjait elsajátítja, akkor jóval kevesebb akku problémára számíthat a jövőben, az akkumulátorának teljesítményleadási képessége, megbízhatósága és várható élettartama növekedni fog. Javasoljuk, hogy olvassa végig a teljes cikket, amelyet a követhetőség és egyszerűség szellemében készítettünk.

Napjainkban a jármű akkumulátorokkal szemben támasztott teljesítmény-igény nagyon megnövekedett. Vegyük például egy mai autó elektromos rendszerét, amelyet az akkumulátornak kell ellátnia elektromos energiával. A fedélzeti elektronikának megbízható áramforrásra van szüksége, az akkumlátor nem kielégítő állapota költséges alkatrészek meghibásodásához vezethet. Tudta Ön, hogy egy átlagos autó elektromos rendszerét ellátó vezetékek tömege átlagosan 5-6 kg? Lakókocsikban és hajókon rengeteg olyan járulékos elektromos "kütyü" található, amelynek elektromos áramra van szüksége. Valamikor egy lakóautónak egy darab 12V-os akkumulátora volt, napjainkban kettő vagy több akkumulátor is elláthat akár 4000W-os invertert is.

Az átlagos akkumulátor élettartam rövidebb lett, mivel az akkuk felé támasztott energia-igény megnövekedett. Az élettartam nagymértékben függ a használattól, 1-től 3 évig átlagosan, de a mai akkumulátorok kb. 30 százaléka éri meg a 3 éves vagy az a fölötti élettartamot.

Néhány alapfogalom

1. Biztonság
2. Akkumulátor tipusok, ciklikus és indító akkumulátorok
3. Savas, zselés és felitatott üvegszálas rendszerek
4. CCA, CA, AH és RC; mik ezek?
5. Akkumulátor karbantartás
6. Akku tesztelés
7. Új akkumulátor kiválasztása és vásárlása
8. Akkumulátor élettartam és teljesítmény
9. Az akkumulátor töltése
10. Akku - mit csináljunk?
11. Akku - mit ne csináljunk?

1. Amikor valaki akkumulátorral kerül kapcsolatba, gondolnia kell a biztonságra is. Először is vegyünk le minden ékszert. Senki sem szeretné úgy megolvasztani az óráját, hogy az közben a kezén van. Az akkumlátor töltése folyamán termelt hidrogén gáz fokozottan robbanásveszélyes. Sokszor megtörtént már, hogy az akkumulátor mellett dohányzó embert a felrobbant akkumulátor kénsavval permetezte be, amely komoly sérülésekhez vezetett. Ne féljünk használni a falon lógó védőszemüveget sem. Viseljünk zárt ruházatot, hogy a kénsav semmilyen körülmények között se tudjon a bőrünkkel érintkezni. Járműveken végzett elektromos munkák előtt mindenképpen célszerű az akkumulátor földkábelét (általában negatív) kikötni. Végezetül sose feledjük, hogy veszélyes savval, robbanásveszélyes gázzal és több száz amper árammal dolgozunk.

2. Gyakorlatilag kétféle akkumulátor tipust különböztethetünk meg; az indító (járművekben) és a ciklikus (hajókon, napelemes rendszerekben, szünetmentes tápegységekben, stb.) akkumulátor tipust. Az indító akkumulátort arra tervezték, hogy rövid idejű, de nagy áram leadására legyen képes (pl. önindító). Az ilyen akkumulátorok ólomlemezei vékonyabbak és az anyagi összetételük is eltérő a ciklikus akkumulátorokétól. A ciklikus akkumulátor kevésbé képes rövididejű nagy áramok leadására, viszont sokkal jobban bírja a huzamosabb kisütést/feltöltést. A ciklikus akkumlátorok lemezei vastagabbak és az akku képes túlélni többszöri akku mélykisütést is. Az indító akkumulátorokat nem lehet ciklikus akkumulátoroknak szánt feladatokra alkalmazni. Az ún. kettős felhasználású akkumulátor (Dual Purpose Battery) csak egy kompromisszum a fenti két akku tipus között.

3. Savas, Zselés és Felitatott Üvegszálas (Absorbed Glass Mat - AGM) rendszerű akkumulátorok különböző fajtái az ólom akkumulátoroknak. A savas akkumulátor két alapvető kivitelben készül; gondozásmentes és a gondozást igénylő kivitelben. Mindkét tipus elektrolit folyadékkal van feltöltve. Szerencsésebb azt a tipust választani, amelyikhez lehet desztillált vizet utántölteni a nyári melegekben (vagyis nincs véglegesen lezárva a cella beöntőnyílása) és savsűrűségmérő is használható. A zselés és az AGM akkumulátorok speciális akkumulátorok, amelyek általában kétszer annyiba kerülnek, mint egy savas akkumulátor. Viszont nagyon jó a tárolóképességük és nem szulfátosodnak olyan gyorsan, mint a hagyományos savas ólomakkumulátorok. Ezeknek az akkumulátoroknak a használata folyamán nagyon kicsi az esélye a hidrogén-gáz esetleges berobbanásának, az egyik legbiztonságosabb akkumlátor fajta. Zselés és bizonyos AGM akkumulátorok speciális töltést igényelnek. A teljesség igénye nélkül az alábbi felhasználásokhoz javasolt AGM akkumulátorok alkalmazása: hajózás, lakókocsik, lakóautók, audiotechnika, vizisportok, szünetmentes áramellátás, napelemes vagy szélgenerátoros rendszerek, stb. Amennyiben az akkumulátorról nem használunk napi gyakorisággal fogyasztót, ez is korai akku meghibásodáshoz vezethet. Zselés akkumulátorok még kaphatók de az AGM akkumlátorok lassan kiszorítják őket a legtöbb felhasználási területről. Az AGM akkumulátorok körül van egy kis fogalomzavar a köztudatban, mivel az akkumulátorgyártók és forgalmazók különböző nevekkel illetik őket; pl. zárt biztonsági szelepes (sealed regulated valve), száraz vagy szárazcellás (dry cell), kiömlésbiztos (non-spillable) és zárt ólom akkumulátorok. A legtöbb esetben az AGM akkumlátorok hosszabb élettartamot és több feltöltési/kisütési ciklust biztosítanak, mint a hagyományos ólomakkumulátorok. Egy KIEGÉSZÍTŐ MEGJEGYZÉS a zselés akkumlátorokról: nagyon gyakori, hogy sokan ezt a kifejezést használják, amikor egy zárt rendszerű, karbantartásmentes akkumlátorról beszélnek. Sokszor hasonló a tapasztalat akkor is, amikor valaki zselés akkumulátorhoz keres akkumulátor töltőt, sok esetben a végén kiderül, hogy az akku egyáltalán nem zselés rendszerű.

AGM (Absorbed Glass Matt) felitatott üvegszálas konstrukció az akkumulátorlemezek között egy bór-szilikát párnát jelent, amely egyéb hasznos tulajdonsága mellett megakadályozza a lemezek közötti vagy alatti cellazárlatot is. Az AGM konstrukciók további előnye, hogy akkor sem szivárog ki belőlük elektrolit, ha az akkumulátor háza megsérül, széttörik. A legtöbb AGM akkumulátor rendelkezik az un. gázrekombinációs képességgel, amely röviden azt jelenti, hogy a töltési/kisütési folyamat alatti elektrolízissel járó folyadékveszteség minimalizálódik. A hagyományos akkukhoz képest ugyancsak növekszik kisütés és az újratöltés hatásfoka, a valóságban az AGM akkumlátor a VRLA akkuk (Valve Regulated Lead Acid - zárt biztonsági szelepes ólomakkumulátor) egyik variánsa. Felhasználása a nagyteljesítményű indító akkumulátoroknál, ciklikus alkalmazásoknál (szünetmentes tápellátás) és napelemes rendszereknél jelentős. A jó minőségű AGM akkumulátorok akkor fogják élettartamuk maximumát nyújtani, ha azokat újratöltik, mielőtt a töltöttségi szintjük 50% alá esik. Ha ezeket az akkumlátorokat 100%-osan kisütjük, akkor az élettartamuk nem lesz több, mint 300 ciklus (300 feltöltés-kisütés). Átlagosan 1000 ciklust is elbírnak ezek az akkumulátorok, ha 50%-nál nem sütik ki őket jobban (lásd grafikon lent). Az AGM akkumulátorok töltőfeszültsége nem tér el a hagyományos savas akkumulátorokétól, ezért nem igényelnek speciális akkumulátortöltőt. Mivel ezeknek az akkuknak a belső ellenállása igen alacsony, ezért a töltésük alatt csak minimálisan melegednek. Az AGM akkumulátoroknak ugyancsak alacsony az önkisülése (havi 1-3%), ezért jobban bírják a töltés nélküli tárolást, mint a hagyományos társaik.

CIKLUS

KISÜTÉS MÉRTÉKE

Zselés: A zselés akkumulátor belsőleg annyiban hasonlít az AGM akkumulátorokhoz, hogy az elektrolit itt is meg van kötve. Az AGM akkuban az elektrolit továbbra is folyékony kénsav, csak fel van itatva, míg a zselés akkuban szilika-gél segítségével az elektrolitot elzselésítik. A zselés akkumulátorok töltőfeszültsége alacsonyabb, mint a hagyományos savas vagy AGM akkumulátorok esetében (az akku kapacitásának kb. 5%-a). A zselés akkumulátor cella a legérzékenyebb valamennyi tipus közül a túltöltésre, amely korai akkumulátor tönkremenetelhez vezet. További hátrány, hogy a zselés akkumulátor teljes feltöltési ideje hosszabb, mint egy hasonló kapacitású hagyományos akkumulátornak (mivel alacsonyabb a töltőfeszültség), a magasabb feszültségű töltés folyamán keletkező gázbuborékok pedig a zselében alacsonyabb akku kapacitást eredményeznek, megrövidítvén így annak élettartamát is. Zselés akkumulátorok igazi felhasználási területe, ahol az akkumulátor kisütése a 100%-os mértéket is eléri. Nem megfelelő akkumulátor töltő használata esetén az akkumulátor korai halála szinte elkerülhetetlen.

4. CCA, CA, AH és RC - mik ezek? Nos, ezek azok a szabványos értékek, amelyeket minden akkumulátor-gyártó alkalmaz egy adott akkumulátor tipus paramétereinek megadásában.

Hidegindító áram (Cold cranking amps vagy CCA vagy EN) az az áramerősség érték, amelyet az akkumulátor problémamentesen le tud adni 30 másodpercen keresztül -18C hőmérsékleten úgy, hogy a feszültsége nem esik 7.2V alá. Ezért a magas CCA érték különösen hideg időben bizonyul hasznosnak.

Indítóáram (cranking amp vagy CA) az az érték, amelyet hasonló körülmények között mérnek 0C hőmérsékleten. Ezt az értéket MCA-nak (marine cranking amps) is nevezhetik. A melegindító áram elnevezés (Hot cranking amps - HCA) már szinte sehol sincs használatban, ez 27C hőmérsékleten értendő.

Amperóra (AH) az akkumulátor kapacitását (energia befogadó-képességét) jelenti. 1 Amperóra egyenlő 1A áramerősség 1 órán keresztüli leadásával vagy 10A áramerősség 0,1 órán keresztüli leadásával, és így tovább. Tehát ha van egy készülékünk, amely 20A-t vesz fel és azt 20 percen keresztül üzemeltetjük, akkor az Amperóra-igény 20 (amper) × 0,333 (óra) = 6,67 Ah. Ciklikus és indító akkumulátorok Ah-kapacitása hazánkban általában 20 órás periódusra vonatkozik. Ez azt jelenti, ha egy akkumulátor 100 Ah-ás, akkor az 5A-t tud leadni 20 órán keresztül úgy, hogy az akkufeszültség nem csökken 10,5V alá.

Miért van szükség a 20 órás periódusra vonatkoztatni?

Erre a Peukert-effektus miatt van szükség. A Peukert-érték közvetlenül összefüggésben van az akkumulátor belső ellenállásával. Minél magasabb az akku belső ellenállása, annál nagyobb a kisütés/töltés közbeni veszteség, különösen nagyobb áramerősségnél. Ez azt jelenti, hogy minél gyorsabban sütünk ki egy akkumulátort, annál kisebb az Ah-értéke (kapacitása). Ellenben minél lassabban sütjük ki az akkumulátort, annál nagyobb annak kapacitása. Ez azért lehet fontos, mivel néhány akku-gyártó 100 órás periódusra adta meg a kapacitás (Ah) értéket, amely így szebb fényben tünteti fel az adott akku tipust. A könnyebb átláthatóság miatt az alábbiakban felsorolunk néhány akkumulátor-tipust és azok kapacitás-értékeit.

5. Az akkumulátor karbantartása fontos feladat. Az akkumulátor külső műanyag burkolatát célszerű időnként szódabikarbonát és víz elegyével áttörölni (néhány evőkanálnyi fél liter vízbe). A kábel csatlakozásoknak tisztának és jól meghúzottnak kell lennie. A karbantartást igénylő akkumulátorban ellenőrizni kell az elektrolit-szintet, nyári, forró időszakban gyakrabban. Az elektrolit fedje el a lemezek legfelső részét kb. 1-1,5 cm-rel. Ha után kell tölteni, mindig használjon desztillált vizet (tömény kénsav vagy csapvíz használata tilos). Sokan nem tudják, hogy az akkumulátorból kiszabaduló gázok a kábel és a saru fémrészeire lecsapódva korróziót okoznak. Ezért célszerű ezeket a fémrészeket szilikonzsírral vagy savmentes zsírral bevonni.

6. Az akkumulátor tesztelése többféle módon is történhet. A két legismertebb módszer a elektrolit savsűrűségének a mérése, illetve az akkumulátor feszültségének a mérése. Savsűrűség mérésére szükség van egy hőmérséklet-kompenzált savsűrűség-mérőre; akkufeszültséget pedig egy digitális multiméterrel tudunk mérni.

Először is teljesen fel kell tölteni az akkumulátort. Utána hagyjuk az akkumulátort több órán (akár 12 órán) keresztül pihenni. Az ún. "felületi töltést" el kell távolítani a teszt megkezdése előtt. Ebből a célból kössünk az akkumulátorra egy kb. 20A-es fogyasztót, amelyet kb. 3 percig üzemeltessünk. A fényszórók bekapcsolása is megfelelő erre a célra. Miután lekapcsolta a lámpákat, megkezdheti a tesztelést.

Az akkumulátor élettartamának és kapacitásának a megőrzésére van megoldás. Az általunk gyártott akku aktivátor pontosan a szulfátosodás folyamatát fordítja vissza, illetve előzi meg.

Fantom fogyasztók akkor is energiát vesznek fel az akkumulátorból, amikor az indítókulcs ki van húzva. A legtöbb járműben van beépített óra, cd-lejátszó, fedélzeti computer, immobilizer, riasztórendszer, etc. Ezeknek a fogyasztóknak a legtöbbje folyamatosan üzemel, akkor is, amikor a motor nem jár. Ha gyakran van problémája idejekorán tönkrement akkumulátorokkal, akkor az egyik lehetséges ok a fantom fogyasztók túlzott mértékű fogyasztása a ritkább újratöltéssel szemben. A folyamatosan alultöltött akkumulátor élettartama drasztikusan csökken.

9. Az akkumulátor töltése - Legfontosabb, hogy ne felejtse el az akkumulátorból kivett energiát mielőbb vissza is tölteni. Ha nem így tesz, akkor az elszulfátosodás beindul, amely a kapacitás és élettartam csökkenéséhez vezet. A gépjárművek generátora egyben akkumulátortöltő is és általában jól végzi a feladatát egészen addig, amíg az akkumulátort nem sütjük ki túlságosan. A generátor a mélykisütött akkumulátort rendszerint túltölti, ami megint csak nem tesz jót az akkunak. Általában egy mélykisütött indítóakkumulátort kb. tízszer tud a generátor újratölteni. Az akkumulátorok szeretik, ha megfelelő karakterisztika szerint töltik fel őket, különösen mélykisütött állapotukból. Ezt az optimális töltési karakterisztikát 3 lépcsős töltési karakterisztikának nevezzük. Ezt a karakterisztikát csak speciális processzorvezérelt akkumulátortöltők képesek nyújtani, ilyen töltőket egyáltalán nem vagy csak ritkán látni a barkácsáruházak polcain. Az első lépcső a teljes töltés (bulk charging), ahol az akkumulátor a kapacitásának kb. 80%-át visszanyeri a töltő maximális áramú és feszültségű töltése mellett. Amikor az akkumulátor feszültsége eléri a 14,4V-ot, elkezdődik a második lépcső, a kímélő töltés (absorption charge). Ilyenkor a töltőfeszültség állandó 14,4V-os értéken marad és a töltőáram folyamatosan csökken egészen addig, amíg az akkumulátor töltöttsége el nem éri a 98% körüli értéket. Itt elkezdődik a harmadik lépcső, a csepptöltés (float charging), amely kb. 13,4V-os töltőfeszültséggel és alacsony (többnyire 1 amper körüli) töltőárammal kímélve tölti az akkumulátort. Ezzel az utolsó lépcsővel az akkumulátor töltöttsége eléri vagy megközelíti a 100%-os értéket. A csepptöltés ideje alatt az akkumulátor nem melegszik és a töltöttségi szintje közel 100%-os marad hosszú idejű pihenés alatt is. Megjegyezzük, hogy bizonyos zselés vagy AGM akkumulátorok speciális töltési karakterisztikát igényelnek.

10. Akku - mit csináljunk