Akumulator

- Niewielki ciężar
- Długa żywotność
- Duża pojemność
- Łatwe ładowanie
- Duży prąd wyładowania
- Nie zanieczyszczanie środowiska
- Mała zależność od temperatury

Powyższe cechy powinny charakteryzować idealne źródło zasilania energią do urządzeń przenośnych. Wszyscy mamy kontakt z wyposażeniem elektronicznym w którym znajdują się akumulatory. W jak najszerszym zakresie chcemy mieć możliwość swobodnego poruszania się z urządzeniami elektrycznymi, bez podłączeń do stałych instalacji. Dlatego istnieje duży, stale rosnący, asortyment akumulatorów o różnorodnych własnościach.

Najczęściej spotykane na naszym rynku akumulatory to ołowiowe, niklowo - kadmowe, niklowo - metaliczno - wodorkowy (NiMH).

Akumulatory ołowiowe

Ogniwa wtórne, istnieją od roku 1860, kiedy Raymond Gaston Plante wynalazł akumulator ołowiowy, kwasowy. Ten typ stanowi ok 60% ogólnej ilości, wszystkich akumulatorów znajdujących się w sprzedaży. Najczęściej akumulatory ołowiowe są najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem, ponieważ koszt jednej Ah pobieranego prądu, szczególnie dla większych akumulatorów, jest zdecydowanie najniższy. Charakterystyczna dla tego typu akumulatorów jest duża odporność na skrajne warunki zewnętrzne., dużą ilość cykli ładowania i rozładowania. Akumulator ołowiowy jest zdecydowanie najlepszy jako źródło zasilania rozrusznika samochodowego, lub źródło mocy rezerwowej. Niestety elektrody wykonane są z ołowiu, co z jednej strony jest korzystne przy ładowaniu i rozładowaniu, ale oznacza to również duży ciężar. Wcześniej rynek był zdominowany przez akumulatory ołowiowe otwarte, dziś z kolei, najczęściej spotykanym typem, są akumulatory bezobsługowe - hermetyczne lub z zaworem regulacyjnym, szczególnie jeśli chodzi o zastosowania przemysłowe.

Istnieje kilka typów akumulatorów ołowiowych z zaworami regulacyjnymi. Są to np. specjalne typy akumulatorów ołowiowych gdzie, elektrody są nawinięte spiralnie, z cienkim separatorem między nimi i cylindryczną obudową. Typy te mają bardzo niską rezystancję wewnętrzną, które umożliwia pobór bardzo dużych prądów w krótkim czasie.

Ładowanie

Akumulator ołowiowy ładuje się stałym napięciem, czyli ze zmieniającą się wartością prądu. Elektrody ołowiowe i elektrolit, składający się z kwasu siarkowego dają napięcie ogniwa 2 V. Ogniwa te łączy się najczęściej w baterie, składające się z 3 lub 6 ogniw. Jeżeli akumulator używany jest do pracy cyklicznej, tj. ładowanie i rozładowanie odbywa się na przemian, napięcie ładowania powinno wynosić 2,40 - 2,50 V/ogniwo, co oznacza 14,4 - 15,0 V dla akumulatora 12 - woltowego. Często używa się akumulatorów ołowiowych jako źródła zasilania rezerwowej. Normalnie nie pobiera się z nich prądu, lecz są stale ładowane, by były w pełni sprawne w sytuacjach alarmowych. Jest to tzw. praca buforowa. Chodzi tu o zastosowanie w UPS-ach, albo instalacjach alarmowych. Napięcie ładowania powinno być wtedy 2,25 - 2,30 V/ogniwo., czyli 13,5 - 13,8 V dla akumulatora 12 - woltowego. Ładowarka powinna zapewniać optymalne warunki ładowania, tj. prąd ładowania przy pracy cyklicznej nie powinien przekraczać ok 10% pojemności akumulatora(0,1C), a przy pracy buforowej - ok. 5% (0,05C). Maksymalny prąd ładowania nie powinien nigdy przekroczyć 1/3 pojemności akumulatora ołowiowego.

Rozładowanie

Największą zaletą akumulatora ołowiowego jest możliwość rozładowania dużymi prądami w krótkim czasie. Normalnie akumulator ołowiowy z zaworem regulacyjnym może być krótkotrwale (<5 sek.) obciążony prądem odpowiadającym 15 krotnej pojemności akumulatora. Maksymalny ciągły pobór prądu nie powinien przekraczać 3 krotnej pojemności.

Żywotność

Dla najczęściej spotykanych akumulatorów ołowiowych czas życia wynosi 3 do 5 lat. Istnieją jednak typy, które mogą pracować nawet po 10 lat. Używa się ich przede wszystkim w telekomunikacji, w urządzeniach alarmowych i źródłach mocy rezerwowej. Często czas życia najlepiej charakteryzuje liczba cykli, które akumulator może wytrzymać zanim pojemność jego spadnie do 60 % wartości początkowej. Na liczbę tą duży wpływ ma sposób eksploatacji, tj. jaka część pojemności jest wykorzystywana przy każdym rozładowaniu (głębokość rozładowania). Wartością standardową jest 500 cykli, kiedy wykorzystuje się 50% pojemności przy każdym rozładowaniu.

Podsumowanie dotyczące akumulatorów ołowiowych

Ciężar jest wyraźnym minusem konstrukcji akumulatora ołowiowego. Czas życia jest różny w zależności od wykonania i sposobu eksploatacji, lecz może być uważany jako długi w stosunku do innych typów akumulatorów. Pojemność często porównuje się z ciężarem, co nie wypada dla nich korzystnie. Jednak produkcja akumulatorów ołowiowych o większych pojemnościach jest relatywnie prosta i tania. Ładowanie jest ich wyraźną zaletą, ponieważ jest bardzo łatwe i nie wymaga złożonych obwodów sterowniczo - kontrolnych. Niestety akumulator ołowiowy, nawet przy najlepszych chęciach, nie może być określony jako korzystny dla środowiska, ponieważ zawiera znaczne ilości niebezpiecznego dla środowiska ołowiu. Parametry akumulatora nie są w szczególny sposób zależne od temperatury przy rozładowaniu (chociaż niska temperatura zmniejsza pojemność akumulatora), natomiast ładowanie winno przebiegać w temperaturze pokojowej, w przeciwnym wypadku wartość napięcia ładowania musi być skorygowana w górę dla osiągnięcia pełnego ładowania.

Akumulatory niklowo - kadmowe

Pierwszy akumulator zasadowy NiFe (niklowo - żelazowy) został skonstruowany w roku 1899 przez Szweda o nazwisku Jungner. Dopiero w 1932 roku akumulator zasadowy otrzymał elektrody z niklu i kadmu, a w latach 60 -tych zaczęto go produkować na skalę przemysłową. Dzisiaj akumulatory NiCd jest bardzo popularny, szczególnie w urządzeniach elektronicznych