Akumulator kwasowy

Zadaniem akumulatora samochodowego jest zasilanie odbiorników elektrycznych w przypadku gdy silnik pojazdu jest  unieruchomiony. Akumulator jest również źródłem energii dla rozrusznika elektrycznego, dzięki któremu silnik możemy  uruchomić. Przy pracującym silniku rolę źródła energii elektrycznej przejmuje alternator, czyli samochodowa prądnica prądu  przemiennego, który – jeśli jest taka potrzeba – doładowuje akumulator.  Powszechnie stosuje się akumulatory ołowiowe (kwasowe), które zbudowane są w oparciu o ogniwa elektrochemiczne.  Mimo pewnych różnic budowa akumulatora ołowiowego na przestrzeni dziesięcioleci nie zmieniła się. Tak wyglądał  akumulator starego typu o napięciu 6 V:

A tak wygląda współczesny:

źródło: www.varta-automotive.pl

Napięcie znamionowe ogniwa wynosi 2 V, a więc akumulator 12 V zawiera 6 ogniw połączonych szeregowo i umieszczonych w bloku akumulatorowym z odpowiednimi przegrodami, z którego wyprowadzono dwie końcówki skrajnych ogniw – z jednej strony dodatnią, z drugiej ujemną (są one oznaczone odpowiednimi znakami + lub -, a także kolorami czerwony oznacza plus, niebieski lub czarny – minus).

W zależności od wielkości akumulatora (jego pojemności) stosuje się dwa sposoby połączenia ze sobą ogniw:

Pierwszy występuje przeważnie w akumulatorach samochodów osobowych, a drugi w akumulatorach samochodów ciężarowych i autobusów. Co ważne – akumulatory mogą mieć różną biegunowość, tzn. biegun dodatni może występować zarówno po prawej jak i po lewej stronie. Każde ogniwo składa się z zespołu płyt dodatnich i ujemnych umieszczonych naprzemiennie, przy czym płyt dodatnich jest o jedną mniej ponieważ mają one skłonności do wybaczania się przy jednostronnym obciążeniu (płytami zewnętrznymi w ogniwie są zawsze płyty ujemne). Pomiędzy płytami znajdują się przekładki izolujące zwane separatorami. Ich porowata powierzchnia zapewnia właściwy przepływ elektrolitu. Płyty o tej samej biegunowości połączone są za pomocą mostków biegunowych z których wyprowadzony jest trzpień. Poszczególne ogniwa połączone są za pośrednictwem łączników międzybiegunowych. Płyta akumulatorowa wykonana jest z ołowiu w postaci kratki i wypełniona jest tzw. masą czynną. Masę czynną płyt dodatnich stanowi dwutlenek ołowiu PBO , natomiast w płytach ujemnych masą jest ołów gąbczasty. Zespoły płyt wsparte są na progach umieszczonych na dnie naczynia akumulatora (tzw. celi). Dzięki temu między krawędziami płyt, a dnem celi powstaje komora, w której zbierają się wypadające z płyt cząstki masy czynnej oraz zanieczyszczenia. Zapobiega to powstawaniu zwarć wewnętrznych. Elektrolit stanowi roztwór wodny kwasu siarkowego H SO , którego gęstość wynosi ok. 1,28 g/cm (w naładowanym akumulatorze).

Zaciski akumulatora mają najczęściej kształt nieco zwężającego się ku górze walca. Aby odróżnić biegunowość zacisk dodatni ma nieco większą średnicę od zacisku ujemnego. (dokładnie „plus” ma 17,3 mm a „minus” 15,7 mm). Do zacisków dopasowane są końcówki przewodów, zwane klemami, które wykonane są najczęściej z ołowiu lub mosiądzu. Mogą być przystosowane do przykręcenia przewodów lub do ich wlutowania. 

Niektóre koncerny motoryzacyjne preferują inne sposoby mocowania przewodów. W samochodach japońskich i koreańskich można spotkać bieguny o innych średnicach (12,7 i 11,1 mm), a w niektórych fordach – system płaskich biegunów z gwintowanym otworem.

Akumulator jest urządzeniem dość kapryśnym – nie lubi zimna, dużych i długotrwałych obciążeń, a także wstrząsów. Nawet nieużywany przez dłuższy czas akumulator wymaga uwagi i poświęcania mu trochę czasu ;).W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat, budowa i zasada działania akumulatorów niewiele się zmieniła, choć współczesny akumulator bez wątpienia jest lepszy, problem w tym, że jeszcze niedoskonały… 

W tym miejscu warto wspomnieć o akumulatorach bezobsługowych. Wprawdzie ich nazwa jest trochę „na wyrost”, ale dzięki odpowiedniej konstrukcji znacznie ograniczono zakres czynności obsługowych. Chodzi głównie o brak konieczności uzupełniania poziomu elektrolitu wodą destylowaną, a także ograniczenie zjawiska samowyładowania. Akumulatory tego typu łatwo odróżnić od zwykłych gdyż nie posiadają otworów w górnej części obudowy akumulatora. Dość ciekawym pomsłem jest zastosowanie w akumulatorach tzw. technologii orbitalnej, w której płyty zwinięte są podobnie jak… naleśnik. Dzięki temu można zwiększyć czynną powierzchnię płyt, a co za tym idzie pojemność akumulatora. Orbitalne ukształtowanie płyt poprawia także ich odporność na drgania. 

Samorozładowanie ograniczone jest także w akumulatorach żelowych, w których elektrolit nie występuje w postaci cieczy tylko jako żel, i nawet w przypadku mechanicznego uszkodzenia obudowy elektrolit nie wycieka. Niski poziom samorozładowania akumulatorów żelowych umożliwia uzyskanie 80% pojemności po 6 miesiącach przechowywania, a po okresie 2 lat bez doładowywania potrafią zachować do 60% pojemności znamionowej.