Jak powstaje bateria?

Nie wszyscy użytkownicy samochodów zdają sobie sprawę ze znaczenia akumulatora zamontowanego pod maską. Dla większości jest on po prostu dużą baterią, dostarczającą energii elektrycznej potrzebnej do uruchomienia silnika. Tymczasem akumulator jest o wiele bardziej skomplikowanym urządzeniem. Z technicznego punktu widzenia stanowi on bowiem ogniwo chemiczne gromadzące energię elektryczną w procesie zewnętrznego ładowania, a następnie stopniowo uwalniające ją dzięki reakcjom chemicznym zachodzącym w jego wnętrzu. Jak zatem zbudowany jest ten zagadkowy dostarczyciel prądu w naszym samochodzie?

Płyta jak serce

Zdaniem fachowców, najważniejszym elementem akumulatora samochodowego jest tzw. płyta. Składa się ona z kratki (zob. zdjęcie), odlewanej ze stopu ołowiowo-selenowego z niewielką domieszką antymonu oraz wpastowanej w nią masy czynnej będącej praktycznie czystym ołowiem (99,99 proc.). Ten ostatni – w zależności od tego, czy ma stanowić masę dodatnią lub ujemną – jest mieszany m.in. z kwasem siarkowym i wodą. Uwaga! Ilość użytej pasty określa pojemność akumulatora. Innymi słowy: im grubsza warstwa, tym większa pojemność. Po zapastowaniu płyty akumulatorowe łączy się naprzemiennie: nośnik ujemny – nośnik dodatni, za pomocą łącznika (mostka) wykonanego ze stopu ołowiowo-cynowego.

Sześć lub trzy

Standardowe akumulatory samochodowe zbudowane są z sześciu szeregowo połączonych ogniw kwasowo-ołowiowych. Każde z nich wytwarza prąd o wartości ok. 2,1 V, co daje sumarycznie napięcie 12,6 V. Natomiast w przypadku akumulatorów stosowanych m.in. w niektórych motocyklach, w obudowie występują tylko trzy ogniwa (6,3 V). W akumulatorach pracujących w trudnych warunkach terenowych, wszystkie płyty są dodatkowo mocowane do ich podstawy. Dlaczego? Chodzi o to, aby ograniczyć do minimum drgania płyt, a co za tym idzie wykruszanie się z nich masy czynnej. Dzięki temu wydłuża się żywotności baterii samochodowej.

Czas na kwas

Kolejnym ważnym elementem akumulatorów jest elektrolit. W większości dostępnych na rynku baterii, jest nim ok. 36-proc. roztwór kwasu siarkowego. Wlewa się go do wnętrza akumulatora po uprzednim schłodzeniu. Dlaczego? Podczas tej operacji wydzielają się duże ilości ciepła, a to mogłoby skutkować przegrzaniem się baterii samochodowej i uszkodzeniem płyt. Po zalaniu akumulatora elektrolitem, należy niezwłocznie przystąpić do jego ładowania. Jak twierdzą fachowcy, już po około 1,5 godzinie w baterii mogą zajść zmiany powodujące drastyczne ograniczenie jej pojemności. Po upływie tego czasu dochodzi bowiem do nieodwracalnego zasiarczenia elektrolitem zanurzonych w nim płyt.

Sole, polimer …

Pomimo powszechnego stosowania, akumulatory kwasowo-ołowiowe mają sporo wad. Jednymi z największych jest możliwość wycieku elektrolitu, czyli kwasu siarkowego oraz parowanie wody. To ostatnie może powodować niebezpieczne zwiększenie stężenia kwasu w elektrolicie. Decydując się na kupno akumulatora, można wybrać inne rozwiązania. Jednym z nich jest tzw. wtórna bateria alkaliczna, w której zastosowano elektrolit w postaci stałych lub półpłynnych substancji mających odczyn zasadowy. Na rynku dostępne są również akumulatory Li-ion, zawierające sole litowe rozpuszczone w rozpuszczalniku organicznym. W niektórych odmianach baterii Li-ion można również znaleźć elektrolit w postaci polimeru na bazie poliakrylonitrylu.

… a może żel?

Jeszcze inny typ akumulatorów stanowią tzw. baterie dryfitGel, zwane potocznie żelowymi. Ich nazwa bierze się z konsystencji elektrolitu zamkniętego w obudowie akumulatora. Rozwiązanie to zapobiega rozlaniu się elektrolitu, jak ma to często miejsce w bateriach kwasowo-ołowiowych. Jednak największą zaletą akumulatorów żelowych, jest niski poziom ich samorozładowania – jak twierdzą producenci, zachowują one nawet do 80 proc. nominalnej pojemności po upływie pół roku przechowywania. Nadają się zatem do uruchamiania pojazdów użytkowanych sezonowo, m.in. quadów, motorówek, czy jachtów. Akumulatory żelowe odprowadzają również lepiej ciepło podczas pracy, a elektrolit w konsystencji żelowej jest bardziej odporny na wstrząsy i wibracje.