Tudástár

Akkumulátorokról röviden

2021.08.05 14:25
InnoLab
Akkumulátorokról röviden

A hagyományos belsőégésű motorral szerelt autók fontos, míg az elektromos autók egyik nélkülözhetetlen eleme az akkumulátor. Az előbbi típusban jórészt ólom-savas, míg utóbbiban lítium-ion technológián alapuló akkumulátorok találhatók. Az alábbiakban az ólom-savas akkumulátorok felépítéséről és üzemtani jellemzőiről teszünk említést.

Mi az akkumulátor - Li-ion és ólom-savas technológiák

Az akkumulátor több azonos galváncella (elemi egység) összekapcsolásával jön létre. A galváncella két különböző fémelektróda, fémelektrolitot tartalmazó oldatába való merítés hatására jön létre. Ily módon a galváncella elektródjai között feszültség jön létre. A szaknyelvben ezt elektrokémiai feszültségnek vagy másnéven elektromotoros erőnek nevezzük.

A galváncella feszültsége számos tényezőtől függ. Meghatározó szereppel bír például a fémek (elektródák) típusa, az oldat koncentrációja, hőmérséklet stb. A belsőégésű motoros autókban használatos ólom-savas akkumulátorok esetében a pozitív elektróda ólom-dioxid, míg a negatív elektróda tiszta ólom, az elektrolit pedig hígított kénsavban.

Ezzel a konstrukcióval cellánként 2V feszültség áll elő, melyet az ólom-dioxid és az ólom sztandard elektrokémiai potenciálja határoz meg. 12V-os akkumulátort úgy nyerhetünk, ha 6 db elemi 2V-os cellát sorba kapcsolunk. A 12V-os cellák esetében ezt a kapcsolatot gyárilag, az akkumulátoron belül alakítják ki, ugyanakkor több 12V-os akkumulátor sorbakötésével ennél nagyobb feszültségszintet mi magunk, utólag is kialakíthatunk. Motorkerékpároknál gyakori a 6V-os akkumulátor, mely értelemszerűen 3 db cellából áll.

Az ólom-savas akkumulátorok napjaink legszélesebb körben elterjed akkumulátorai, melyet robusztusságuknak, kis bekerülési költségüknek, a kiforrott technológiának és a közel 100%-os újrahasznosíthatóságuknak köszönhetnek.

A lítium-ion akkumulátorok esetében a pozitív elektróda általában valamilyen ötvözettel ellátott lítium-oxid. Előszeretettel alkalmazott ötvözők a nikkel, mangán, vas, ittrium, alumínium, mely az akkumulátorok kémiai stabilitását, ciklikus élettartamát, teljesítmény- és energiasűrűségét hivatottak javítani. Az elektrolit leggyakrabban lítium-hexafluor-foszfát. A negatív elektróda leggyakrabban grafitszerkezetű szén.

A lítium cellák általában 3,7V vagy lítium-vasfoszfát cella esetében 3,2V névleges feszültséggel rendelkeznek. A teljes feszültségtartomány egyébként töltöttségük függvényében 2,7V (0%) - 4,15/4,2V (100%) változik.

A lítium-ion akkumulátorok átlagosan háromszor, négyszer nagyobb energiasűrűséggel és fajlagos energiával rendelkeznek, mint az ólom-savas akkumulátorok. Az ólom-savas akkumulátorok kb. 10C árammal meríthetők, de csak 0,3C-vel tölthetők, míg a lítium-ion akkuk akár 25-35C-vel is meríthetők pár percig, és 1C-vel gond nélkül tölthetők.

Az ólom-savas akkuk lényeges hátránya, hogy legfeljebb 50%-ig javasolt őket rendszeres használatban meríteni, mert különben nagyon hamar elöregednek. Az 50% betartásával átlagosan és technológiától függően kb. 500-800 töltés/merítési ciklus érhető el.

A lítium-ion esetében ezek a számok sokkal kedvezőbbek. Ennél a bejárható merítési szint kb. 20% (mely 0,1C merítés mellett) 3V-os cellafeszültséget eredményez. Ezt betartva 2000-5000 ciklus is elérhető az alkalmazott technológia és a környezeti körülmények függvényében.

Az ólom-savas akkuk előnye, hogy a hidegnek, melegnek nagyon ellenállóak, akár -30/-40°C-ban is használhatóak, míg a lítium-ion akkuk használata jelentősen korlátos, komoly felügyelet mellett nem javasolt 0°C alatt.


Ólom-savas akkumulátorok csoportosítása

Megkülönböztethetünk zárt (karbantartásmentes), illetve nyitott akkumulátorokat, valamint elkülöníthetjük őket a rácstechnológia alapján, azaz a használt ötvözetek szerint. Gyakori a Ca+ adalékolt akku a megnövelt ciklikus élettartam érdekében, továbbá a gél jellegű elektrolitot tartalmazó, felitatott elektrolitos (AGM) és a biztonságiszelep-vezérelt (VRLA) akkumulátort.

Az elektrolit oldat szintén eltérhet, ami alapján léteznek a már korábban is említett savas, illetve lúgos akkumulátorok. Ez utóbbiak közül a legismertebbek a nikkel-kadmium, nikkel-vas, illetve cink-ezüst akkumulátorok, de ide tartozik például a kevésbé ismert Faraday-által kifejlesztett vas-nikkel akkumulátor is. 

Az utolsó csoportosítási módszer pedig a használat alapján végezhető el.


A használat szerinti típusok

A készülékakkumulátorok általában apróbb elektromos készülékek ellátását végzik, ezért elektromos autóknál nemigen jöhetnek szóba. A helyhez kötött akkumulátorok szintén más feladatok ellátására hivatottak, mivel a szünetmentes áramellátásra fejlesztették ki ezeket.

Autók esetében fontos típusok a meghajtó-, illetve indítóakkumulátorok. Az utóbbi alapvetően belső égésű motorok elindítására szolgálnak, feladatuk, hogy rövid idő alatt képesek legyenek nagy mennyiségű energia leadására, valamint, hogy több ezer indítást is képesek legyenek lebonyolítani.

E-autók esetében a meghajtóakkumulátor kerül elő, ami a legtöbb elektromos jármű meghajtását szolgálja. Ha valami más is érdekelne az akkumulátorokkal, azok töltésével vagy az elektromos autókkal kapcsolatban, keresd fel bátran szakértő munkatársainkat, akik minden kérdésedre választ adnak.

Webáruház készítés