Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Akumulator kwasowo-ołowiowy to rodzaj akumulatora energii elektrycznej z elektrodami wykonanymi z ołowiu i tlenku ołowiu oraz kwaśnego elektrolitu (roztwór kwasu siarkowego i wody). Historycznie jest to pierwszy rodzaj baterii dających się ładować, wymyślony w 1859 roku. Jednym z jego pierwszych zastosowań było oświetlenie wagonów kolejowych podczas postoju pociągu na stacji.

Stosowany przede wszystkim w motoryzacji jako źródło energii dla samochodowego rozrusznika i innych urządzeń elektrycznych w samochodzie, często stosowany jest również jako rezerwowe źródło zasilania dla urządzeń stacjonarnych. Kiedy 15 lat temu pisałem po raz pierwszy ten artykuł, akumulatory tego typu były najpopularniejsze w wymienionych zastosowaniach. Dziś powoli się to już zmienia ze względu na bardzo szybki rozwój akumulatorów litowo-jonowych.

Budowa i działanie

Akumulator kwasowo-ołowiowy to rodzaj akumulatora energii elektrycznej z elektrodami wykonanymi z ołowiu i tlenku ołowiu oraz kwaśnego elektrolitu (roztwór kwasu siarkowego i wody). Pojedyncze ogniwo tego typu zapewnia znamionowe napięcie 2,1 woltów, zazwyczaj składa się je w baterie 6 ogniw w celu uzyskania napięcia 12,6 V.

Historycznie, pierwsze akumulatory tego typu składały się z dwóch blach odseparowanych od siebie gumową matą, zwiniętych spiralnie. Dziś blachy są płaskie. Ciekły elektrolit pływa sobie swobodnie w obudowie, albo jest nim nasączona mata z włókna szklanego (akumulatory w technologii AGM, absorbent glass mat), bądź jest w postaci żelowanej za pomocą silikażelu.

Ze względu na stosunkowo niską cenę, typowy akumulator samochodowy może się wydawać najlepszym wyborem także do magazynowania energii elektrycznej w domowej instalacji off-grid. To jednak nie jest prawdą. Zadaniem akumulatora samochodowego jest oddanie dużego prądu w momencie rozruchu, do poruszenia rozrusznika. W tym celu zbudowany jest on z wielu cienkich płytek o dużej powierzchni. Głębokie rozładowywanie powoduje powstanie w tych płytkach mechanicznych naprężeń, które powodują ich niszczenie. Z tego względu każde głębokie rozładowanie samochodowego akumulatora trwale zmniejsza jego pojemność.

W tym celu stosuje się akumulatory AGM lub żelowe, o odpowiedniej konstrukcji. Należy również dbać o to, aby akumulatory nie rozładowywały się do końca, a nie więcej niż do połowy swojej pojemności, co znacząco zwiększa ich żywotność.

Więcej na temat różnych rodzajów akumulatorów oraz doboru odpowiedniego akumulatora do danego zastosowania znajdziesz w moim tekście „Żelowe, AGM, czy zwykłe? Jakie akumulatory kwasowo-ołowiowe wybrać?”.

Obsługa akumulatora kwasowo-ołowiowego

Poziom elektrolitu

Z intensywnie eksploatowanych akumulatorów może ubywać elektrolitu, przy czym może ubywać zarówno wody, jak i kwasu siarkowego, jako że obydwie te ciecze parują. Odbywa się tak m.in. wskutek wzrostu temperatury elektrolitu w czasie ładowania, ale także ze względu na umieszczenie akumulatora w komorze silnika, w której może panować dość wysoka temperatura.

Minimalny poziom elektrolitu powinien być nie niższy niż 10-15 mm powyżej górnej granicy elektrod. W przypadku akumulatorów wymagających obsługi jest to zaznaczone na obudowie. Gdy obniży się poziom elektrolitu, należy dolać do akumulatora wody destylowanej (nigdy kranówki, może ona zawierać minerały, które wpłyną negatywnie na działanie akumulatora).

Decyzję o tym, czy należy dolać również kwasu, podejmuje się w oparciu o pomiar gęstości elektrolitu w naładowanym akumulatorze. W naładowanym akumulatorze gęstość elektrolitu powinna mieścić się w zakresie ok. 1,26–1,28 g/cm³ (zaś w akumulatorach stosowanych w klimacie tropikalnym: 1,23 g/cm³).

Ładowanie akumulatora

Napięcie w samochodowej instalacji elektrycznej powinno wynosić 14-14,4 V dla akumulatorów 12 V w celu zapewnienia odpowiedniego ładowania akumulatora. Dbanie o odpowiedni poziom napięcia jest zadaniem regulatora ładowania zamontowanego na samochodowym alternatorze.

Przeładowanie akumulatora, czyli doprowadzenie do zbyt wysokiego napięcia, powoduje rozkładnie się wody na wodór i tlen (gazowanie akumulatora). Ta mieszanka może się zapalić a w niesprzyjających warunkach nawet ulec eksplozji. Dlatego w zastosowaniach stacjonarnych akumulatory muszą znajdować się w dobrze wentylowanych pomieszczeniach.

W przypadku ładowania akumulatora zewnętrznymi ładowarkami powinno odbywać się prądem o wartości równej 1/10 pojemności akumulatora. Przykładowo, dla akumulatora o pojemności 150 Ah (amperogodzin) należy ładować go prądem wynoszącym 15 A. Naładowany akumulator powinien mieć napięcie wynoszące 12,6-12,7 V (na tym poziomie napięcie się ustabilizuje po odłączeniu prądu ładowania).

Wady i zalety

Źródła:
[1] Artykuł „Lead-acid battery” w serwisie Wikipedia,
[2] Artykuł „Akumulator kwasowo-ołowiowy” w serwisie Wikipedia,
[3] Artykuł „Car battery” w serwisie Wikipedia,
[4] Instrukcja użytkowania akumulatorów Centra

[Ten artykuł został opublikowany po raz pierwszy w 2006 roku, a tu jest jego zaktualizowana i uzupełniona wersja]