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.
