Elméleti ismeretek 

Az akkumulátorok töltöttségi állapotának ismerete sokszor döntően meghatározza, hogy igényel bármiféle beavatkozást, karbantartást, ezért fontos hogy nagy biztonsággal meg tudjuk ítélni az akkumulátorunkat áramforrás szempontjából.

A töltöttségi állapot hatása az akkumulátor jellemzőire

A alábbi ábrán az elektrolit sűrűségének változását szemléltetjük , a töltési és kisütési folyamat alatt egy állandó nagyságú töltő illetve terhelő áramot használva.

Az ábrából láthatjuk, hogy a feltöltött forrásunk elektrolit sűrűsége 1,28kg/dm³ az a kisütés végére kb. 1,12kg/dm³-re csökken. A töltöttségi állapot tehát sűrűségméréssel meghatározható. Azt azonban ne hagyjuk figyelmen kívül, hogy a kisütő áram nagysága befolyásolja a kivehető töltésmennyiséget, annak a sav sűrűség végső értékére hatása van. (Túl nagy áram esetén nincs lehetősége a teljes átalakulásra az aktív masszának. Részletek az „akkumulátor kapacitás” résznél.) Tehát a töltöttségi állapot megítélésére csak a normál áram nagyságrendjébe tartozó kisütés vagy töltés esetén használható fel teljes biztonsággal. Ekkor is feltétel az, hogy az elektrolit szint és – sűrűség eredetileg megfelelő értékűre volt beállítva. A előző megállapításokból azt a fontos következtetést is levonhatjuk miszerint, az elektrolit összetételén változtatni kizárólag csak feltöltött állapotban célszerű, hiszen az ehhez állapothoz tartozó összetétel, amit nagy biztonsággal ismerünk.

A soron következő ábrán egy akkumulátorcella üzemi és nyugalmi feszültségének változását figyelhetjük meg mely a kisütési folyamat során (állandó, konstans áram esetén).

A kisütési folyamat nem közvetlenül töltés után kezdődik, tehát az üresjárati feszültség le tud, csökkeni a nyugalmi értékre, azaz 2,12V –ra. A kapocsfeszültség a terhelés kezdetén viszonylag rohamosan csökken, majd ezt követően csak alig mérhetően változik. A kisütési folyamat vége felé kb. 9.-10. órában ismételten rohamossá váló feszültség esés a kisütési folyamat végét jelzi. Ennél a pontnál meg kell szakítani a terhelést, mert az ún. mélykisütés károsíthatja az akkumulátorunkat. A terhelés megszakítása után a telepünk üresjárati feszültsége 1,9-1,96V nyugalmi értékre emelkedik.

A következő ábrán egy akkumulátorcella üzemi és nyugalmi feszültéségét ábrázoljuk normál állandó áramú töltés során.

A kapocsfeszültség a töltés kezdetén viszonylag gyorsan növekszik, majd az emelkedés lassul 8-9.-óráig egyenletesen változik. 2,4V elérése után ismételten rohamos feszültségnövekedést tapasztalhatunk, és a töltést erős gázfejlődés kíséri. A feszültség növekedést ez esetben haladéktalanul meg kell akadályozni, a töltőberendezés lekapcsolásával. A töltés megszakítása mintegy 30 perc után az akkumulátor feszültség beáll a nyugalmi feszültségre. Itt meg kell mindenképpen említeni, hogy a „régi” hagyományos trafós töltőkkel, könnyen túl tudjuk tölteni az akkumulátorunkat, mely a karbantartás helyett inkább károsító hatást fog elérni, ellenben a fejlett automata töltőberendezések alkalmazásával ez a túltöltés elkerülhető. Sajnálatosan a mai napig is lehet vásárolni hagyományos trafós töltőket, melyek általában ezt a gázképződési határt nem pontosan állítják a töltés folyamán. Át kell gondolnunk minden esetben hogy mit, szeretnénk elérni az akkumulátorunkkal kapcsolatosan, ha már töltjük azt. A mi javaslatunk, illetve az előbb leírtak ismeretében a legjobban bevált töltőberendezéseket javasoljuk ezen belül is CTEK termékeket.

Személyautó akkumulátor töltő: CTEK MXS 5.0

Teherautó akkumulátor töltő (12V): CTEK MXS 10.0

Teherautó akkumulátor töltő (24V): CTEK MXS 25

Munka akkumulátor töltő: CTEK Time & GO

Motorkerékpár töltő: CT5 PowerSport

Gázfejlődés, túltöltés, vízfogyasztás

A normál ólomakkumulátorok töltése során másodlagos folyamatként gázfejlődést tapasztalhatunk. Ezt a jelenséget már megismerhettük az életünkben akár egy fizika, illetve kémia órán, hiszen tudjuk, hogy az egyenáram bontja a vizet. Ez az akkumulátorok belsejében, a következőképen alakul: a pozitív elektródán oxigén, míg a negatív hidrogén keletkezik.

A gyártók számára igencsak nagy fejtörést jelent ez a jelenség, hiszen a fentebb említett folyamat hatással van a telep jellemzőire. Mivel a gáz formában lévő oxigén és hidrogén az elektrolit vizéből keletkezik, a folyamat elektrolitszint-csökkenéssel jár, mely az akkumulátor belsejében sűríti az elektrolit összetételét, így annak a pótlására mindig kizárólag csakis ion-cserélt vizet kell használni.

A vízveszteséget előírások korlátozzák, azaz szabványba foglalták. Ez a szabvány nem más, mint a gondozásmentes akkumulátor szabvány

De mit is kell erről a szabványról tudni, és ki kaphatja meg? A szabvány a következő vizsgálatokon alapul:

Első lépésként egy feltöltött akkumulátor tömegét 0,05% pontossággal meg kell mérni. Ezután vizsgálandó telepet egy 40C⁰ hőmérsékletű fürdőbe kell helyezni majd 500 órán keresztül 14,4V állandó feszültséggel kell tölteni. E töltési időszak után a telepünk tömegét újra meg kell mérni , és ha töltés után mért tömegvesztés nem haladja meg a 6 gramm/Ah, akkor az általunk tesztelt akkumulátor további vizsgálat következik mely az indító képességet ellenőrzi. A vizsgálat eredménye alapján akkor lehet megfelelőnek, gondozásmentesnek tekinteni, ha a 30s terhelés hatására az üzemi feszültség nem esik 7,2V alá.

Az elektrolit szint csökkenését nem csak a gázfejlődés, de a párolgás is előidézheti. A szellőzőfuratokon keresztül elsősorban vízpára, kis mennyiségben pedig savpára is a szabadba jut. A vízfogyasztás csökkentése fontos akkumulátor tervezői feladat, mert ezzel az energiatároló karbantartási ciklus ideje jelentősen növelhető. E szempontból lényeges továbbá az, hogy az energiatároló ne töltse túl az akkumulátort, tehát a szabályzó a generátor feszültségét megfelelő értéken korlátozza.A legmodernebb akkumulátorokban olyan mértékben sikerült a vízfogyasztást redukálni, hogy azt élettartamuk alatt egyáltalán nem igényelnek utántöltést.

A gázfejlődésnek más nem kívánt hatása is lehet, mivel az oxigén és hidrogén egy része, különösen a töltöttség előrehaladtával a hatóanyag belsejében keletkezik. Amíg egy időegység alatt csak kevés gáznak kell a porózús hatóanyag belsejéből kilépni, nincs probléma. Ha azonban a kilépő gázok mennyisége nagy a buborék nem képes az aktív anyagból kijutni, és az a hatóanyag egyes darabkáit szétfeszíti, lerobbanthatja a rácsról. A jelenség masszahullást eredményez.

A gázfejlődés intenzitását az akkumulátor szerkezeti felépítésén kívül egy más tényező is befolyásolja. Amíg az akkumulátor töltöttségi foka alacsony a hatóanyag elektrolittal érintkező felületénél gyakorlatilag nem keletkezik gázbuborék, hiszen itt a villamos áram hatására az ismert kémiai folyamat játszódik le. Ekkor gázképződést csak a lemezrács illetve a cellákat összekötő hidakon tapasztalhatunk.A töltés előrehaladtával  hatóanyag már csak egyre kisebb felületen alakul át , egyre nagyobb lesz az felület hányad, amely már oldhatatlan , hiszen a töltés következtében átalakult. Fontos hogy normál áram esetén 14,4V feletti feszültségnél érjük el azt a határt, amikor a gázképződés már olyan mértékű lehet , hogy az említett hatóanyagot is károsító buborékképződés is létre jöhet. Felhívjuk a figyelmet azonban három fontos szempontra.

1. A normál áram a tényleges kapacitás 10%-a, azaz nem az akkumulátorra feltüntetet névleges értéket kell figyelembe venni, ezért inkább biztonsági okokból a normál áram meghatározásához egy használt forrásnál becsüljük alul a tároló képességet.
2. Egy feltöltött akkumulátor 1/20 nagyságú árammal való töltésével kiszámítható idő alatt teljesen elbonthatjuk az elektrolitot. Ez a gondozásmentes, zárt rendszerű akkumulátoroknál nincs lehetőségünk a vizet visszapótolni, azaz az akkumulátorunk teljesen használhatatlanná válik.
3. Az egyik legfontosabb, ami a régebbi szabályozatlan töltő berendezéseknél előfordulhatott, miszerint egy feltöltött telep további töltése áramerősségtől függően rács korróziós folyamot tart fenn, mely egy bizonyos határ felett az aktív massza szétesését, és a rácsszerkezet stabilitását csökkenti.

Összegezve: a vízbontás során gázok képződnek, mely vízfogyasztást eredményeznek. A vízfogyasztás csökkentésére több fejlesztés is napvilágot látott, de talán a leghatékonyabb megoldás a „labirint fedél” melyben a gáznemű anyagok kellőképpen lehűlnek, kicsapódnak, majd folyadék állapotuknál fogva vissza folynak az akkumulátor belsejébe. Ilyen labirint fedéllel ellátott akkumulátorok: Varta akkumulátor, Bosch akkumulátor, és a legtöbb Johnson Controls által gyártott akkumulátor. A töltés, mint ahogy olvashattuk, kezdetben egy igen nagy szakértelmet megkövetelő folyamat volt, de mára már az „okos, intelligens töltő berendezéseknek „hála, egy pofon egyszerű műveletté vált. Ne feledjük tehát, hogy amikor egy töltő berendezést megvásárolunk, hogy milyen kritériumoknak kell megfelelnie, és hogy az általunk használt akkumulátorra milyen hatással lehet. Személy szerint mindig arra törekszünk, hogy ügyfeleink a lehető legtovább tudják használni a gépjárműveikben használni a telepeiket, és ehhez a lehető legjobb minőségű töltőberendezéseket forgalmazzuk , mint pl. a CTEK akkumulátor töltő.