V članku vam bom poskušal podrobneje predstaviti tipe svinčenih baterij ter proizvodne postopke oziroma različne tehnologije izdelave svinčenih akumulatorjev. Z novejšimi tehnologijami izdelave se je kakovost akumulatorjev izredno povečala, s tem pa se je zmanjšalo tudi število napak v delovanju akumulatorjev. Posledično to pomeni lažje vzdrževanje akumulatorja, kar nam v času naglice pride še kako prav. Vzdrževanje (predvsem dopolnjevanja, dolivanje destilirane vode ipd.) se je zmanjšalo na minimum, velikokrat pa sploh ni več potrebno, seveda ob pogoju, da je vozilo brezhibno. Pregled raznolikosti izdelave in različnih tipov svinčenih baterij nam bo pomagal, da bomo lažje razumeli delovanje akumulatorja.
Oznake na akumulatorju
Sestava svinčenega akumulatorja
Osnovna sestava svinčenega akumulatorja je v grobem pomenu bolj ali manj podobna pri vseh proizvajalcih, razlike med njimi so v leguri svinčenih plošč in tehnologiji njihove izdelave. Najpogosteje jih izdelujejo z litjem svinca (Pb), legiranega z antimonom ISM, na mrežice, na katere nato nanesejo aktivno maso (na pozitivni plošči PbO, na negativni Pb). Med seboj so plošče izolirane s posebnimi mikroporoznimi izolatorji iz polipropilena in vezane v stavek. Novejša pa je izdelava mrežic, kjer se iz valjanega svinčenega traku, legiranega s kalcijem (Ca) in dodatkom kositra (Sn), s tehnologijo ekspandiranja izdela mrežico z V profilom, tako da ve dodatno zadržuje aktivno maso na plošči. Prednost akumulatorjev, izdelanih po tej tehnologiji, je predvsem v bistveno manjšem samopraznjenju ter zanemarljivi porabi vode. Od domačih proizvajalcev jo uporablja TAB, d. d. v vseh akumulatorjih Topla do kapacitete 100Ah.
Tipi svinčenih akumulatorjev
V grobem jih glede na namen uporabe delimo v sedem skupin in sicer:
- Zagonski ali startni akumulatorji oziroma avtomobilski akumulatorji imajo nalogo, da z energijo oskrbujejo zaganjalnik za zagon vozila in ostale potrošnike energije na vozilu. Tovrstni akumulatorji predstavljajo največji delež v proizvodnji svinčenih baterij in se jim bomo bolj posvetili v nadaljevanju.
- Heavy Duty ali akumulatorje za visoke obremenitve uporabljajo povsod, kjer se poleg zagona pojavljajo še dolgotrajne obremenitve in ekstremni tresljaji in tako zagotavljajo daljšo življenjsko dobo akumulatorja. Zaradi njihove lastnosti so primerni za uporabo v tovornih vozilih, av tobusih, ladjah in avtodomih, ki imajo vgrajen le en akumulator za zagon in napajanje porabnikov in se zahtevata velika ciklična vzdržljivost ter odpornost na visoke tokovne obremenitve (zagon motorjev).
- Akumulatorje za pogon in napajanje s tekočim elektrolitom, ali malo trakcijsko baterijo pretežno uporabljajo za napajanje električnih porabnikov (solarni sistemu, lahko pa tudi za zagon motorjev. Imajo ojačane rešetke (plošče), posebno izolacijo (separator s slojem pivnika) in posebno leguro rešetk, ki zagotavlja dober stik z aktivno maso pri cikličnih obremenitvah, s čimer se doseže dva- do trikratno podaljšanje življenjske dobe v primerjavi z običajnimi akumulatorji. Priporočljivi so za uporabo v avtodomih – kot napajalna baterija predvsem zaradi bistveno nižje cene od gelskih baterij. Proizvaja jih tudi domači TAB, d. d., pod imenom MOTION, s kapacitetami od 50 – 225Ah. Na (Na tržišču so tudi BOSCH, VARTA in EXIDE)
- Trakcijske baterije služijo kot izvor enosmerne napetosti za veliko različnih tipov vozil. Najpogosteje jih uporabljajo v industriji, za pogon električnih viličarjev, dostavnih vozil ter rudarskih vlečnih lokomotiv. Uporabljajo jih tudi v vojaške namene, predvsem za pogon podmornic med potopitvijo ter pogon torpedov.
- Stacionarne baterije uporabljajo predvsem kot izvor energije v primeru izpada električne mreže: zasilna razsvetljava, telefonske centrale, neprekinjeno napajanje pri delu z računalniki, ta sistem se imenuje tudi UPS (Uninterruptible Power System) itd.
- Hermetični akumulatorji, skrajšano VRLA (Venti Regulated Lead Accid), so tisti, pri katerih elektrolit ni prisoten v tekočem stanju. Zaradi hermetične zaprtosti ni nevarnosti razlitja elektrolita (ekološki vidik), poleg tega imajo tudi številne druge prednosti (ni plinjenja, večja ciklična odpornost, manjše samopraznjenje, ni potrebnega vzdrževanja) zaradi česar se v zadnjem času vedno bolj uporabljajo. Ventilsko regulirane svinčeno-kislinske akumulatorje so začeli razvijati v 70-ih letih. Za izdelavo pa poznamo dve tehnologiji: AGM tehnologijo, pri kateri je žveplena kislina kot elektrolit absorbirana v mikroporozni izolacijiter GEL tehnologijo, kjer z dodatkom določene količine kremena v žvepleno kislino dobimo elektrolit v obliki gela.
- Ostali tipi svinčenih akumulatorjev: v to skupino sodijo tiste vrste akumulatorjev, ki jih ne moreno uvrstiti v nobeno od zgoraj naštetih. Kot primer lahko navedemo cilindrično zvite baterije (najbolj znana proizvajalca sta Optima in EXIDE Maxxima. V takem akumulatorju sta v vsaki celici uporabljeni le ena pozitivna in ena negativna plošča, ki sta dolgi več kot en meter in zviti v zvitek. Gre za kompromis med prednostmi Power Range tehnologije (ta tehnologija je podrobneje opisana v nadaljevanju) z veliko zagonsko močjo in VRLA zaprte tehnologije. Tovrstni akumulatorji imajo izjemen zagonski tok in dobre Heavy Duty lastnosti. Priporočljivo jih je uporabljati v službenih vozilih (predvsem vojska), gradbiščih kot rezervno zalogo energije in v avtomobilih z vgrajenimi močnimi porabniki (avtoakustika). Med posebne vrste sodijo tudi baterije za letala in rudarske svetilke. Pri njih gre za posebno vrsto dodelave in prilagoditve akumulatorja, da ga lahko uporabimo za specifično vrsto dejavnosti.
Tehnologija izdelave svinčenih plošč
Pri izdelavi startnih akumulatorjev se pri tehnologiji izdelave svinčenih plošč zaradi slabe livne sposobnosti svinca uporablja zlitina svinca, antimona in dodatkov (arzen, srebro, žveplo …). Zaradi škodljivih učinkov pri antimonski zlitini, kjer se poveča poraba vode, manjša električna prevodnost in večje samopraznjenje, v zadnjem času uporabljajo novo zlitino z dodatkom kalcija. Nova zlitina ima več prednosti, kot so: povečana odpornost proti koroziji, manjše plinjenje in s tem bistveno manjša poraba vode, pri skladiščenju pa prihaja do manjšega samopraznjenja.
Na tržišču so štirje tipi akumulatorjev:
– Akumulatorji s kalcijem: Negativna in pozitivna plošča sta iz zlitine svinca in kalcija. Akumulatorji so že tovarniško napolnjeni (skladiščenje brez dopolnjevanja od 12 do 18 mesecev)
– PAG akumulatorji: Plošče so iz svinec-kalcij srebrove legure. Akumulatorji so že tovarniško napolnjeni in optično zaprti (skladiščenje brez dopolnjevanja do 18 mesecev).
– Hibridni akumulatorji: Negativna plošča je iz zlitine svinca in kalcija, pozitivna pa iz zlitine svinca in antimona. Nekateri proizvajalci delajo take akumulatorje tudi v suhi izvedbi* (brez elektrolita), predvsem pa v napolnjeni izvedbi (skladiščenje brez dopolnjevanje od 10 do 15 mesecev).
– Akumulatorji z antimonom: Negativna in pozitivna plošča sta iz zlitine svinca in antimona. Dobijo se v suhi ali napolnjeni izvedbi in jih imenujemo tudi klasični akumulatorji (skladiščenje brez dopolnjevanja do 6 mesecev) .
*Suho polnjeni akumulatorji imajo prednost daljšega skladiščenja in se aktivirajo ob napolnitvi z razredčeno žvepleno kislino H2SO4 glede na temperaturno okolja, in sicer pri nas 1,28 kg/I, (11,24 kg/l za tropske in 1,32 kg/l za polarne razmere).
Akumulatorji s povečanim zagonskim tokom (POWER RANGE)
V zadnjem času se na triiiču pojavlja tudi akumulatorji s povečanim zagnskim tokom (power range). Z uporabo kalcijeve in hibridne tehnologije ter tanjših plošč pridobimo v celici prostora za dodatno ploščo ali več. S tem se pridobi večja površina plošč, to pa poveča zagonsko moč akumulatorja.
Ti akumulatorji so izredno primerni za:
– vozila, ki opravljajo kratke relacije (predvsem v mestni vožnji, zaradi nizke porabe energije (visok zagonski toki ohranijo več rezervne kapacitete).
– dizelska vozila, ki s predgretjem posebno obremenjujejo akumulator (predvsem tista, ki nimajo predgretja žarilnih sveč in potrebujejo dodatno močan zagonski tok).
– vsa vozila v zimskem času zaradi padca zagonske moči in veliko potrebne energije za zagon pri nizkih temperaturah.
– starejša vozila z veliko kilometrine, ker zaradi utrujenosti in staranja materialov potrebujejo močnejši zagonski tok.
Od domačih proizvajalcev je take akumulatorje prvi začel izdelovati TAB, d. d., pod imenom TOPLA TOP. Na tržišču so tudi BOSCH Silver Plus, EXIDE Top Start Plus, VARTA Silver dynamic, FULMEN formula in še nekateri.
Na brezhibno delovanje akumulatorja torej vpliva cela vrsta dejavnikov. S sodobnimi tehnologijami so uspeli obvladati najbolj neugodne zunanje vplive. Iz povedanega je tudi razumljivo, da so akumulatorji izjemno občutljivi – tako na vrsto vozila kot tudi na različne pogoje, v katerih se uporabljajo. Da bi nam kar najbolje deloval, bi torej morali zelo skrbno izbrati vrsto akumulatorja in upoštevati čim več dejavnikov, ki vplivajo na njegovo optimalno delovanje.
Grajzar Boštjan
O AVTORJU
Grajzar Boštjan je predstavnik tretje generacije uspešnega družinskega podjetja, ki se že več kot 70 let ukvarja z akumulatorstvom. Vse do 90-ih let so akumulatorje izdelovali sami. Sloves akumulatorske delavnice ni potrjevala samo kvaliteta njenih izdelkov temveč tudi tehnični dosežki, kot so konstruiranje in izdelava akumulatorja za ljubljanski trolejbus, akumulatorji so se vgrajevali v tovornjake znamke OM, med drugo svetovno vojno so izdelali akumulator za ljubljanski radio Kričač.
Modernizacija je konkurenčnost takih akumulatorjev ogrozila, zato so se v zadnjem času usmerili predvsem v servisiranje, popravila in prodajo akumulatorjev različnih tipov proizvajalcev. Zaradi preureditvenega načrta MOL so se po več kot 50 letih poslovanja na Komenskega ulici v Ljubljani v maju 2001 preselili v nove sodobne poslovne prostore na Leskoškovi 12 v Ljubljani.
