Z vami že od leta 1927

TIPI IN TEHNOLOGIJE IZDELAVE AKUMULATORJEV

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 kvaliteta akumulatorjev izredno povečala, s tem pa se je tudi zmanjšalo število napak v delovanju akumulatorjev. Posledično to pomeni tudi lažje vzdrževanje akumulatorja, kar nam v času naglice še kako pride 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 k lažjemu razumevanju delovanja akumulatorja.

Sestava svinčenega akumulatorja

Osnovna sestava svinčenega akumulatorja je v grobem pomenu več ali manj podobna pri vseh proizvajalcih (sestava je prikazana v spodnji sliki*), razlike med proizvajalci so v leguri svinčenih plošč in tehnologiji izdelave le teh. Najpogosteje se izdelujejo z litjem svinca (Pb) legiranega z antimonom (Sb) v mrežice, na katere se nato nanese aktivno maso (na pozitivni plošči PbO, na negativni Pb). Med seboj so plošče izolirane s posebnimi mikroporoznimi izolatorji (seperatorji) iz polypropilena 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 še dodatno zadržujejo 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 delimo v sedem skupin glede na način uporabe, in sicer :

  1. Zagonski ali startni akumulatorji oziroma avtomobilski akumulatorji imajo nalogo, da z energijo oskrbujejo zaganjač 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.
  2. Heavy Duty ali akumulatorji za visoke obremenitve se uporabljajo povsod tam, kjer se poleg zagona pojavljajo še dolgotrajne obremenitve in ekstremni tresljaji in tako zagotavljajo daljšo življensko dobo akumulatorja.Zaradi njihove lastnosti so primerni za uporabo v tovornih vozilih, avtobusih, ladjah in v avtodomovih, ki imajo vgrajeno le en akumulator za zagon in napajanje porabnikov in se zahteva velika ciklična vzdržljivost ter odpornostna visoke tokovne obremenitve (zagon motorjev).
  3. Akumulatorji za pogon in napajanje (s tekočim elektrolitom) ali mala trakcijska baterija se uporabljajo pretežno za napajanje električnih porabnikov lahko pa se uporabijo tudi za zagon motorjev.Imajo ojačane rešetke (plošče),posebno izolacijo (separator s slojem pivnika) in posebno leguro rešetk, ki zagotavlja dober stik z maso pri cikličnih obremenitvah s čimer se doseže dva do trikratno podaljšanje življenske dobe v primerjavi z običajnimi akumulatorji.Priporočljivi za uporabo v avtodomovih kot napajalna baterija predvsem zaradi bistveno nižje cene od gelskih baterij.Proizvaja jih tudi domač proizvajalec TAB d.d. pod imenom motion s kapacitetami od 50Ah-225Ah.Na tržišču pa so prisotni predvsem še BOSCH,VARTA in EXIDE.
  4. Trakcijske baterije služijo kot izvor enosmerne napetosti za veliko število različnih tipov vozil. Najbolj se uporabljajo v industriji za pogon električnih viličarjev, dostavnih vozil ter rudarskih vlečnih lokomotiv. Uporabljajo se tudi v vojaške namene, predvsem za pogon podmornic med potopitvijo ter pogon torpedov.
  5. Stacionarne baterije se uporabljajo predvsem kot izvor energije v primeru izpada električne mreže: zasilna razsvetljava, telefonske centrale, neprekinjeno napajanje pri delu z računalniki- ta sistem je imenovan tudi UPS (uninterruptible power sistem), itd.
  6. Hermetični akumulatorji, skrajšano VRLA (Venti Regulated Lead Accid) so akumulatorji, kjer elektrolit ni prisoten v tekočem stanju. Zaradi hermetične zaprtosti ni nevarnosti razlitja elektrolita (ekološki vidik), poleg tega imajo še številne druge prednosti (ni plinjenja, večja ciklična odpornost, manjše samopraznenje, ni potrebno vzdrževanje,…), zaradi česar so v zadnjem času v vedno večji uporabi. Ventilsko regulirane svinčeno kislinske akumulatorje so začeli razvijati v 70.letih. Za izdelavo pa poznamo dve tehnologiji; AGM tehnologija, pri kateri je žveplena kislina kot elektrolit absorbirana v mikroporozni izolaciji (microfiber) ter Gel tehnologija, kjer z dodatkom določene količine kremena v žvepleno kislino dobimo elektrolit v obliki gela.
  7. Ostali tipi svinčenih akumulatorjev – v to skupino sodijo tiste vrste akumulatorjev, ki jih ne moremo uvrstiti v nobeno od zgoraj naštetih skupin. 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 preko 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. Te akumulatorje je priporočljivo uporabljati v službenih vozilih (predvsem vojska), v gradbiščih kot rezervna zaloga energije in v avtomobilih z vgrajenimi močnimi porabniki (avtoakustika). Med posebne vrste sodijo tudi baterije za letala, rudarske svetilke. Pri tem 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, zmanjša električna prevodnost in je večje samopraznjenje, uporabljajo v zadnjem času novo zlitino z dodatkom kalcija. Nova zlitina ima več prednosti, kot so: povečana odpornost proti koroziji, manjše plinjenje in s tem bistveno zmanjšana poraba vode, pri skladiščenju prihaja do manjšega samopraznjenja.

Na tržišču so prisotni trije 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 plošča pa iz zlitine svinca in antimona. Nekaterih proizvajalci proizvajajo 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/l (1,24 kg/l tropske in 1,32 kg/l polarne razmere)

Akumulatorji s povečanim zagonskim tokom (POWER RANGE)

V zadnjem času se na tržišču pojavljajo tudi akumulatorji s povečanim zagonskim tokom (power range).
Z uporabo kalcijeve in hibridne tehnologije in tanjših plošč pridobimo v celici prostor 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 vozijo kratke relacije (predvsem v mestni vožnji) ,zaradi nizke porabe energije (visok zagonski tok) ohranijo več rezervne kapacitete.
-dizelska vozila, ki s predgretjem posebno obremenjujejo akumulator (predvsem tista, ki nimajo predgretja žarilnih svečk in potrebujejo dodatno močan zagonski tok).
-vsa vozila v zimskem času zaradi padca zagonske moči in velike potrebne energije za zagon pri nizkih temperaturah.
-starejša vozila z veliko kilometrine, ker potrebujejo zaradi utrujenosti in staranja materialov velik zagonski tok.

Od domačih proizvajalcev je s proizvodnjo takih akumulatorjev prvi pričel TAB d.d. pod imenom TOPLA TOP. Na tržišču so prisotni še 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 zunanje pogoje, v katerih se akumulator uporablja. Da bi nam akumulator kar najbolje deloval, bi torej morali zelo skrbno izbrati vrsto akumulatorja ob upoštevanju čimvečih dejavnikov, ki vplivajo na njegovo optimalno delovanje.

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.