Parkoló Parádé június 19-én: Csillogó veteránok

Érdekel

Ettől él sokáig az akkumulátor

2022.01.17. 06:04

Aki nem mélyült el komolyabban a témában, annak úgy tűnhet, mintha az autó indítóakkumulátorok mit sem változtak volna az elmúlt évtizedekben. Régen is egy jó nehéz műanyag doboz volt két ólomrudacskával a tetején, meg most is az. Holott sokat változtak: kívülről eltűntek a dugók és a cellaösszekötések, és már az akku állapotát mutató varázsszemmel sem nagyon találkozhatunk. Mindez a belső szerkezet fejlesztésének köszönhető, ami az akkumulátor gondozási igényére és a tartósságára, élettartamára is kedvezően hatott.

A dugók azért tűnhettek el mindörökre, mert megváltoztatták az akkumulátor lemezeinek, pontosabban lemezrácsainak kialakítását és összetételét. Anyaguk alapvetően ólom volt (ma is az), amit évtizedeken át antimonnal tettek szilárdabbá. Az akku működése egyébként alapelvében egyezik a mostaniakéval. A pozitív lemezrácsok nyílásait sötétbarna színű, porózus ólom-dioxiddal, a negatív lemezeket pedig szürkés színű, szintén porózus ólommasszával töltik ki. A lemezek közötti elektromos kapcsolatot a mindkét lemez masszáinak pórusaiba beivódó kénsav desztillált vizes oldata biztosítja. Terheléskor, vagyis amikor áramot vesznek ki az akkumulátorból, akkor mind a pozitív, mind a negatív póluson kén-szulfát válik ki, ami közben a kénsavnak lecsökken a sűrűsége. (Szulfáttartalmát átadja az ólom-, illetve az ólom-dioxid masszának.) Töltéskor a folyamat megfordul, az ólom-szulfát mindkét elektródán visszaalakul ólommá, illetve ólom-dioxiddá, a sav pedig visszanyeri eredeti sűrűségét.

Az általánosan az 1990-es évekig használt akkumulátorokban a probléma épp töltéskor jelentkezett, a kénsavat a megfelelő sűrűségre hígító desztillált víz egy része ugyanis hidrogénre és oxigénre bomlott a folyamat közben, és ezért az akkumulátorban folyamatosan csökkent a savszint. Mivel azonban az elektróda lemezek csak savoldat jelenlétében képesek feladatukat ellátni, a cellákat időnként desztillált vízzel utána kellett tölteni. Erre valók voltak a dugók. A megfelelő szintet a fehér, áttetsző műanyagházak megjelenésével a doboz oldalán feltüntetett csíkok jelezték.

Ilyen akkumulátort egyébként ma is kapni, igaz nem autókhoz, hanem motorkerékpárokhoz. Különös ismertetőjegyük a dugókon kívül, hogy az új akkumulátor csomagolása egy savoldatot tartalmazó flakont is tartalmaz, aminek tartalmát az akku életre keltésekor kell a cellákba tölteni. Ezek úgynevezett szárazon, előre feltöltött akkumulátorok, amelyek a sav betöltése után azonnal bevethetők. Korábban autókhoz is árultak ilyeneket, aminek az volt az oka, hogy a savval feltöltött régimódi, hagyományos akkumulátorok savval feltöltve csak legfeljebb fél évig voltak tárolhatók. A szárazon töltötteket sokkal tovább lehetett.

A vízbontási hajlam oka a masszákat tartó lemezrácsok ötvöző anyaga, az antimon volt. Ezt azért keverték a rácshoz, mert egyrészt merevítette az egyébként puha ólmot, másrészt csökkentette annak korróziós hajlamát. Antimonnal a pozitív rácsot kezelték, azonban idővel elkezdett átvándorolni a negatív rácsra, és ezzel kezdetét vette a jelentősebb vízbontás, különösen nagyobb töltőfeszültségeknél, amivel egyidejűleg az akkumulátor terhelhetősége is csökkent. Ezzel együtt ezek az akkumulátorok is eléltek akár öt-hat évig is, de folyamatosan figyelni kellett a folyadékszintjükre és a töltöttségükre. (Kellő nem odafigyeléssel én másfél év alatt nulláztam le egy ilyen, a motorból télire kivett akkut, míg egy ugyanolyan típusút a tél folyamán elvégzett havonként egyszeri mérsékelt merítéssel és feltöltéssel öt évig tartottam életben.)

Állandóan a savszintet nézegetni azonban eléggé macerás, így elindultak a fejlesztések a ma már szinte kizárólagossá vált gondozásmentes(nek nevezett) akkumulátorok irányába. Első lépésként a vízfogyasztást igyekeztek csökkenteni, amit azzal sikerült elérni, hogy a negatív lemezeket egy ezredrésznyi kalciummal ötvözték. Először ezeket nevezték gondozás-mentesnek, ám valójában csak csökkentett gondozásigényűek voltak, amit az is jelzett, hogy ellátták őket kitekerhető dugókkal, csak éppen gyakran leragasztották őket. Ezeken tűntek fel a varázsszemek is, amelyek különböző színekkel jelezték, hogy az akku rendben van (zöld), lemerült (fekete vagy szürke), vagy a savszint csökkent le (fehér vagy sárga). A varászszem apró, de nem elhanyagolható hibája, hogy csak egyetlen cella állapotáról adott tájékoztatást, amitől a többi öt cella bármelyike, vagy mindegyike is eltérő állapotban lehetett. Az elnevezésben jelentkező zavart az okozta, hogy a szabvány szerint már az az akku is gondozás-mentesnek minősült, amelynek vízvesztesége a mérési eljárás folyamán kapacitás amperóránként 4 gramm alatt maradt. És ezt már sok ilyen akkumulátor is tudta.

Valóban teljesen gondozásmentes akkumulátor azonban csak az, amelynek kapacitás amperóránként az egy grammot sem éri el a vízfogyasztása. Az ilyen akkumulátoroknak már a pozitív lemezeit is kalciummal ötvözik, illetve egyéb fémeket, ónt, illetve ezüstöt is felhasználnak az ötvözéshez. Ezek szintén növelik a lemezek szilárdságát és javítják korrózióval szembeni ellenállását, ugyanakkor annyira lecsökkentették a vízfogyasztást, hogy a dugók feleslegessé váltak, a cellákat teljesen le lehetett zárni. Így valóban kiérdemlik gondozásmentes nevet. Legalábbis vízfogyasztás szempontjából.

Az antimon száműzése azzal az el nem hanyagolható előnnyel is járt, hogy csökkent az akkumulátorok önkisülése, vagyis használaton kívüli feszültségcsökkenése. Míg a régebbi akkumulátorok esetében ez 4-8 százalék volt havonta, az újaknál a 3 százalékot sem éri el. Emiatt a gondozásmentes akkumulátorok akár 12-15 hónapig a kereskedések polcain tarthatók, ami nagy öröm a kereskedőknek a hajdani 4-6 hónapos tárolhatósággal szemben.

Továbbfejlesztésük révén a gondozásmentes akkumulátorok a hagyományosakhoz képest még egy szempontból hoztak nagy előrelépést. A kénsavoldatban úszó, pasztával kitöltött lemezekből készült hagyományos akkumulátorokban a lemezrácsokat kitöltő paszta, különösen fokozott töltés során lassacskán kihullhatott a rácsból és lemerülhetett a cella aljára. Azért, hogy a pozitív és negatív pólusú lemezeket nehogy rövidre zárja az áramot vezetni képes ólomsár, a lemezek nem értek le a ház aljáig. Ezzel együtt a szint idővel mégis elérhette a lemezek alját, ami cellazárlatot és az akkumulátor működésképtelenségét okozhatta. A probléma jellemzően hosszú utakon jelentkezett, amikor tartós és erőteljes töltést kapott az akku. A gondozásmentes akkukban azonban a pozitív lemezeket (ionáteresztő) tasakokba zárják, ami az ólompaszta kihullását megakadályozza, és így alul gyűjtőtér kialakítására sincs többé szükség.

Mindez azonban nem jelenti azt, hogy ezzel minden megoldott lenne. Ha ugyanis akár egy gondozásmentes akkumulátort is hosszabban használaton kívül tárolnak, illetve nem megfelelő töltést kap, ugyanúgy romlani kezd az állapota, mint egy régifajta akkué. Ha a pólusai közötti feszültség terhelés nélkül a körülbelül 80 százalékos töltöttséget jelző 12,5 volt alá csökken, a lemezeken szulfátosodási folyamat indul meg. És ez nem a jó fajta szulfátképződés, ami a normális működés része, mert a szulfát nem oldódó kristályok formájában rakódik ki. A baj az, hogy a kristályok szigetelők, így csökkentik az akku áramleadó és -felvevő képességét. Előbbi hidegindításnál okozhat nehézséget, utóbbi viszont megakadályozza a hatásos töltést, ami további kristályképződéshez vezet és az akkumulátor lassacskán tönkremegy – de jóval idő előtt.

Szerencsére van orvosság a bajra. Az egyik a megelőzés, vagyis ügyelni kell arra, hogy az akku feszültsége ne süllyedjen 12,5 volt alá. Ami önmagától nem is történik meg akkor, ha a rendben lévő elektromos rendszerű autót rendszeresen és hosszabb távon használják. Ökölszabályként alkalmazható, hogy napi 50 kilométernyi autózás biztosan megfelelően karban tartja szinte automatikusan az akkumulátort. Aki azonban hidegindítások után csak nyúlfarknyi utakat tesz meg, és azt sem minden nap, az, ha alkalma van rá (utcán tárolt autónál ez persze nem könnyű), jobban teszi, ha legalább havonta egyszer megméri az akku feszültségét és szükség esetén feltölti. Irányadóként az adható meg, hogy egy kalcium ötvözésű gondozásmentes akkumulátor 12,2 voltnál már csak félig töltöttnek, 11,5 volt alatt pedig lemerültnek számít.

Ha már megtörtént a baj, vagyis például már azt tapasztaljuk, hogy az indítómotor nehezebben forgatja át a motort, akkor is lehet, hogy megússzuk akkucsere nélkül. A szulfátosodás ugyanis egy bizonyos szintig eltávolítható a lemezekről, de szakértő beavatkozást igényel, ahogy azt Stump Bandi már korábban bemutta. Ez vagy azt jelenti, hogy elvisszük egy akkumulátorokhoz értő szakemberhez, vagy vásárolunk egy olyan speciális akkumulátortöltőt, aminek van szulfátmentesítő programja. Ennek az a trükkje, hogy egyenáram helyett nagyfrekvenciás impulzusokkal bombázza a lemezeket, aminek hatására a kristályok lebomlanak. Azt azonban tudni kell, hogy egy ilyen töltő ára összemérhető egy akkumulátoréval. Hagyományos akkutöltő a feladatra nem alkalmas, ne is próbálkozzunk vele!

Alacsony töltés, illetve rendszeresen bekövetkező erőteljes lemerítés, majd azt követő erőteljes töltés esetén egy másfajta probléma is felléphet. Az ilyen használat következtében a cellákban a sav rétegeződhet oly módon, hogy alul töményebb az oldat, felül pedig hígabb. Ez azért baj, mert egyrészt a tömény sav megrongálhatja a masszát, másrészt az akkumulátor terhelhetősége is lecsökken, hiszen a híg savval érintkező rész lényegében kiesik a munkából. A jelenség arról ismerhető fel, hogy ellentmondás alakul ki az akku feszültsége és a sav sűrűsége között. Az akkumulátor kémiájából adódóan a kettő között szoros az összefüggés, annyira, hogy egészséges akkunál a savsűrűség és a feszültség mérése lényegében kiváltja egymást. Bármelyiket lemérjük, abból következtethetünk a másikra. Erre még egy közelítő képletet is kidolgoztak. A mért savsűrűséghez hozzáadva 0,84-et megkapjuk a cellafeszültséget, amit ha hattal megszorzunk, kijön az akku két pólusa között mérhető feszültség. Ez persze csak amolyan irányadó érték, de közelítésre alkalmas.

Savrétegződési hiba esetén a képlet nem működik, mert a sav sűrűségéből következő feszültség alacsonyabbra adódik, mint amit feszültségmérővel mérünk. A problémára szerencsére szintén léteznek megoldások. Az utólagoshoz, vagyis a már bekövetkezett hiba elhárításához az akkumulátort kiszerelik, és 24 órára 16 voltos feszültséget kapcsolnak rá, az induló töltőáramot a névleges kapacitás egy tizedére veszik, amint az normális töltés során is szokásos. A nagyobb feszültség hatására gázfejlődés indul a cellákban, ami felkeveri a savoldatot, a gáz pedig egy szelepen keresztül távozik.

Időközben azonban kifejlesztettek olyan akkumulátorokat, amelyeknél a savrétegződés nem fordulhat elő. Az egyik ilyen akkumulátor típusban a cellák belsejét úgy képezik ki, hogy az elektrolit, vagyis a savoldat az autó gyorsítása, lassítása hatására intenzív áramlásba kezd. Ezeket elektrolit keveréses akkumulátoroknak nevezik, áruk nem, vagy kis mértékben haladja a meg az átlagos (tasakszeparátoros) gondozásmentes akkumulátorok árát.

A másik megoldás kidolgozása összefügg az autókban egy olyan rendszer megjelenésével, amelyiknek jellegzetessége az akkumulátor erőteljes terhelése, majd intenzív töltése, vagyis épp az az igénybevétel, ami a savrétegződéshez vezet. Ezek a start-stop rendszerrel felszerelt autók, amelyek a gyakori újraindításokkal sűrűn vesznek fel nagy áramot az akkumulátorból, amit a generátor mihamarabb megpróbál visszatölteni – de természetesen csak a megengedett határokon belül, hiszen a töltési feszültség minden akkumulátortípus esetében korlátozott.

Ezt a típusú terhelést tartósan és hosszú élettartam mellett bírják az olyan akkumulátorok, amelyeknél az elektrolitot üvegszövettel itatják fel, így ezekben nincs lötyögősen folyó elektrolit. A folyadékfelszívó üvegszövetre utalóan ezeket AGM (Absorbent Glas Mat) akkumulátoroknak nevezik. A cellákban szorosan összefogott lemezcsomagokból az ólommasszának esélye sincs kihullani, így ezek az akkuk nagyobb áramokat is tartós károsodás nélkül elviselnek a sima gondozásmentes akkumulátorokhoz képest. Felépítésükből adódó további előny, hogy rendeltetésszerű használat mellett akár tíz évig is ellátják feladatukat. Áruk ellenben érzékelhetően magasabb.

Az AGM-en kívül még egy olyan akkumulátortípust dolgoztak ki, amelyik bírja a start-stop rendszerek terhelését, miközben ebben folyadék állapotban van jelen az elektrolit. Ez az EFB, Enhanced Flooded Battery, vagyis a továbbfejlesztett folyékony elektrolitos akkumulátor. Ennél azzal csökkentik a massza kihullásának a veszélyét, hogy az ólom-dioxid masszát tartó pozitív lemezeket poliészter szövettel vonják be. (A lemezeket természetesen az EFB akkumulátorban is tasakszeparátorokba helyezik.) Ez szilárdítja annyira a szerkezetet, hogy a sima gondozásmentes akkumulátorokhoz képest ezek az élettartam csökkenése nélkül is nagyobb áramokkal terhelhetők és tölthetők, és - hasonlóan a felitatott elektrolitos AGM akkukhoz - a rázkódást is jobban bírják.

A szulfátosodás azonban ezeknél a legkorszerűbb felépítésű akkumulátoroknál is előfordulhat. Sőt, ezek esetében a hagyományosakhoz képest már inkább 12,6 voltnál érdemes töltőre tenni a használaton kívül álló akkumulátort, mert ennél a feszültségnél jelentkezik a 80 százalékos töltöttségi fok. Ennek oka, hogy ezeknek az akkumulátoroknak teljesen feltöltött állapotban a terheletlen feszültségük sem 12,7, hanem 12,9 volt. Emiatt a töltési feszültségük is magasabb lehet, 14,4 helyett 14,8 volt. A töltőáramnál érdemes tartani a kapacitás egytizedét, de elméletileg akár ennek másfélszeresét is elbírják károsodás nélkül. Élettartam szempontjából egyébként elvileg azok a töltők a jobbak, amelyek az akkumulátor feszültségét tartják szem előtt és annak szabályozásával érik el a megfelelő töltöttségi szintet, nem pedig az elterjedtebb és olcsóbb szerkezetek, amelyek a töltőáramot tartják állandó szinten.

A feszültség mellett (ami autók esetében ma már kizárólag 12 V), a kapacitás az akkumulátor másik legfontosabb adata, ennek megfelelően szép nagy számmal tüntetik fel az akkumulátoron. Azt mutatja meg, az akku mennyi áramot képes tárolni, mértékegysége az amperóra (Ah). Lényegében azt adja meg, hogy mennyi ideig milyen erősségű áramot képes szolgáltatni a teljesen feltöltött akkumulátor. Például egy 50 Ah-s akkumulátor az élettartamot nem veszélyeztető, a kapacitás egytizedével egyenlő árammal (5 A) tíz órán keresztül terhelhető. A hivatalos mérés alkalmával egyébként 20 órán keresztül a kapacitás egyhuszadával terhelik, és ennek hatására az akku feszültsége nem csökkenhet 10,5, illetve a cellafeszültség 1,75 volt alá. A harmadik fontos, és az akkumulátoron szintén jól láthatóan feltüntetett adat az indítóáram, amivel a szabványos mérés során -18 fokon, terhelik meg az akkumulátort, amelynek feszültsége nem csökkenhet 10 másodpercen belül 7,5 volt alá. Általában az igényesebb, korszerűbb felépítésű akkumulátorok indítóárama nagyobb, ezek többnyire drágábbak is.

Bármilyen akkumulátort is építünk az autóba, annak élettartama csak részben függ magától az akkumulátortól és annak felépítésétől, az másik lényeges szereplő maga az autó. Ha annak töltési rendszere nincs rendben, túl alacsony, vagy akár túl magas feszültséggel tölt, a legigényesebb felépítésű, legstrapabíróbb akkumulátort is idő előtt tönkreteheti. Ezért amikor elérkezik az akkumulátorcsere ideje, ha alkalmunk és lehetőségünk nyílik rá, ellenőriztessük az autó elektromos rendszerét. Arra pedig, hogy az akkumulátor cseréjénél, illetve új akkumulátor vásárlásánál mire érdemes odafigyelni, nemrég Papp Tibi foglalta össze hat pontban.