Przedwczesna utrata pojemności

image_pdf

“Kiedyś to były akumulatory” – takie stwierdzenie jest często spotykane wśród starszych użytkowników akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Pamiętają oni czasy gdy akumulatory w samochodach były użytkowane przez lata, które trzeba było często ładować i uzupełniać poziom wody w elektrolicie. Teraz wiele osób zadaje sobie pytanie – w tym ja – co się zmieniło na przestrzeni tych kilkudziesięciu lat – dlaczego obecnie akumulatory służą średnio 3-5 lat ? Okazuje się że czynników mających wpływ na spadek trwałości akumulatorów jest wiele – ja postaram się je zebrać i przeanalizować w tym miejscu.

Zmiany technologiczne akumulatorów

Jednym z czynników mających wpływ na trwałość, są zmiany technologiczne w produkcji akumulatorów. Jeszcze w latach 80-90 najbardziej popularnymi akumulatorami, były akumulatory które posiadały płyty wykonane z ołowiu z dodatkiem anymonu (Pb-Sb). To właśnie dlatego takie akumulatory należało często doładowywać i uzupełniać ubytki wody w elektrolicie – ponieważ charakteryzowały się one sporym współczynnikiem samorozładowania oraz znacznym ubytkiem wody. Jednak płyty wykonane w tej technologi posiadały dobrą trwałość mechaniczną oraz właściwości odlewnicze.

Skoro wspomniałem o odlewach , to tutaj również zaszły znaczne zmiany. Kiedyś najpopularniejszą metodą produkcji krat, była technologia odlewania grawitacyjnego bądź wtryskowego, polegająca na odlewaniu kratek w stacjonarnych formach. Obecnie najczęściej wykonuje się kraty metodą cięto-ciągnioną, która polega na maszynowym nacinaniu i rozciąganiu blachy wykonanej ze stopu ołowiu. Dlaczego zmieniono technologię – ze względów ekonomicznych – kraty wykonane metodą cięto-ciągnioną wykonuje się zdecydowanie szybciej, posiadają one niewielką masę i mają powtarzalne wymiary.

Zastąpienie dodatków antymonu, stopami ołowiowo-wapniowymi (Pb-Ca) miało wyeliminować problemy z samorozładowaniem i utratą wody, jednak przysporzyły kolejnych problemów. Zjawisko to zostało początkowo nazwane jako “efekt bezanymonowy” a następnie PCL (z ang. Premature Capacity Loss) – zjawisko przedwczesnej utraty pojemności. Polegało ono na znacznym zmniejszeniu pojemności na przestrzeni kolejnych cykli pracy płyty dodatniej.

Okazało się że dodatek wapnia powoduje szybszą korozję płyt dodatnich, a co za tym idzie rozluźnienie masy aktywnej. Płyty zawierające antymon w materiale krat, pracują znacznie dłużej niż płyty z kratkami Pb-Ca i są znacznie mniej narażone na efekt PCL.

Marketing zrobił swoje

Pojawienie się akumulatorów Ca-Ca – czyli takich w których obie płyty wykonane są z dodatkiem wapnia, faktycznie wyeliminował problem samorozładowania i ubytku wody. Marketing wziął górę i zaczęto reklamować akumulatory jako bezobsługowe. Niestety większość użytkowników dosłownie wzięła sobie reklamowaną “bezobsługowość” do serca, i zapomniała że w samochodach jest coś takiego jak akumulator. Przypominali sobie o nim w momencie kiedy pojawiał się problem z uruchomieniem.

Brak regularnego ładowania akumulatora ma wpływ na tzw. stratyfikację elektrolitu. Elektrolit ulega rozwarstwieniu, ponieważ w elektrolicie jest zawarty kwas siarkowy w stężeniu ok. 37%, a ten jest cięższy od wody, opada na spód akumulatora. Stężenie kwasu w dolnej części akumulatora jest zatem wyższe, co powoduje przyśpieszoną korozję krat.

Temperatura największym wrogiem akumulatora

Badania dowodzą, że w ciągu ostatnich 20 lat, temperatura w komorze silnika wzrosła średnio o 30oC. Akumulatory kwasowo-ołowiowe są bardzo czułe na tym punkcie – optymalną temperaturą pracy jest zakres 15-25oC. Wysokie temperatury również przyśpieszają proces korozji krat i wypadu mas czynnych powodując skrócenie czasu eksploatacji, dlatego niektórzy producenci zdecydowali się przenieść akumulator poza komorę silnika, gdzie warunki są bardziej optymalne.

Przyjęło się że akumulatory kończą swój żywot zimą – kiedy ich pojemność spada. Okazuje się, że niższe temperatury niż zalecane, nie powodują trwałych uszkodzeń, a jedynie obniżenie pojemności i możliwości rozruchowych. Po ponowym wzroście temperatury odzyskują swoje właściwości. Niestety w przypadku wyższych temperatur, zmiany są nieodwracalne i zazwyczaj bywa tak, że to latem akumulator ulega uszkodzeniu, ale to daje znać o sobie dopiero po spadku pojemności – zimą.

Trudne warunki eksploatacyjne

Coraz więcej samochodów wykorzystywanych jest na krótkich odcinkach. W przypadku takiej eksploatacji, akumulatory częściej są obciążane prądami rozruchowymi, a krótka trasa nie pozwala na uzupełnienie zużytego ładunku. Jazda w mieście ma jeszcze jeden minus – napięcie ładowania alternatora jest zazwyczaj niższe na biegu jałowym, więc pokonując krótkie odcinki w zakorkowanych miastach, akumulator najzwyczajniej w świecie ciągle traci swój ładunek.

Nie trzeba chyba tłumaczyć, jak trudne warunki występują w takim samochodzie latem – nie dość że temperatura w komorze silnika wzrasta z powodu korzystania chociażby z klimatyzacji, to jeszcze ciągle rozładowywany akumulator, będzie ładowany coraz to większym prądem przez alternator – przecież ten nie posiada żadnego ogranicznika. Taka sytuacja jeszcze bardziej podnosi temperaturę akumulatora, w którym jak już pisałem – zachodzą nieodwracalne zmiany.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są wrażliwe na występowanie zbyt głębokich procesów rozładowania, dochodzi w nich do zjawiska zasiarczenia, co powoduje zmniejszenie pojemności akumulatora. Wprawdzie zasiarczenie drobnym ziarnem można usunąć poprzez odpowiednie ładowanie, jednak jeżeli sytuacja taka będzie występować wystarczająco długo, dochodzi do zasiarczenia ziarnem grubym, które jest praktycznie niemożliwe do usunięcia.

Należałoby jeszcze wspomnieć o ilości odbiorników zamontowanych w samochodach, których z roku na rok przybywa – i nie mam na myśli tutaj tych, które są zasilane podczas pracy alternatora, ale chodzi o odbiorniki tzw. pasożytnicze. Jeszcze kilka lat temu upływność akumulatora oscylowała w okolicach 25-35mA. Były to proste konstrukcje bez nadmiernej elektroniki, bez różnego rodzaju systemów podtrzymania. W chwili obecnej, ta upływność wzrosła kilkukrotnie, i przyjmuje się, że nie powinna przekraczać 100 a nawet 150mA.

Lepsze wrogiem dobrego

Cieszy fakt, że coraz więcej osób jest świadomych tego, że całą tą “bezobsługowość” nie należy rozumieć dosłownie i dostrzega potrzebę okresowego ładowania akumulatora, osobiście jednak mam pewne obawy. Zauważyłem że zazwyczaj osoby, które należą do tej grupy, które pokonują raczej niewielkie odcinki swoimi samochodami, mają obawy co do stopnia naładowania swojego akumulatora. W związku z tym ładują akumulatory nawet kilka razy w miesiącu. Wszystko byłoby w porządku, ale ważny jest też sposób ładowania.

Bardzo wypromowane zostało ostatnimi czasy ładowania akumulatora “do pełna” – czyli intensywne ładowanie doprowadzające do wzrostu gęstości elektrolitu. Trzeba jednak powiedzieć jasno – że takie ładowanie oczywiście jest korzystne dla akumulatora, ale nie jest zupełnie obojętne. Długie ładowanie akumulatora przy wyższych napięciach powoduje wzrost temperatury, a przy dość cienkich płytach obecnie stosowanych w akumulatorach doprowadza do rozluźnienia masy czynnej.

Dlatego większość specjalistów zaleca ładowanie akumulatora dwa razy w roku – w okresie wiosennym oraz jesiennym. Jeżeli faktycznie zachodzi potrzeba częstszego ładowania, może należałoby przyjrzeć się układowi ładowania w samochodzie lub sam akumulator wymaga już wymiany. Jeżeli mimo wszystko ktoś faktycznie pokonuje krótkie odcinki i obawia się o stan swojego akumulatora – lepiej częściej ładować napięciem do 14,4V – wtedy mamy pewność że odbudujemy właściwości elektryczne akumulatora, a dwa razy w roku wykonać intensywne ładowanie odbudowujące właściwości chemiczne.

Podsumowanie

Jak widać powyżej, na przestrzeni ostatnich lat wiele się zmieniło – zarówno w procesach produkcyjnych akumulatorów jak i wyposażenia samych samochodów. Jeżeli weźmiemy pod uwagę sytuacje, gdy wszystkie te negatywne czynniki biorą udział podczas eksploatacji akumulatora, mamy gotowy przepis na skrajne skrócenie jego żywotności.

Jedna odpowiedź do “Przedwczesna utrata pojemności”

  1. Fajnie byłoby gdybyś kiedyś pokusił się o rozpracowanie akumulatorów AGM. Akumulatory te w samochodach mają jeszcze gorsze warunki pracy do tego jest więcej obostrzeń a sensowych artykułów na ich temat brak :o(

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *