Jeden z największych rynków akumulatorów na wschód od Polski również stawia na EFB. Rosyjski producent akumulatorów firma AKOM RUS wprowadziła na rynek już drugą linię akumulatorów wykonanych w technologi EFB.

Producenci akumulatorów przez długi czas starali się zidentyfikować i wyeliminować mankamenty akumulatorów rozruchowych (kwasowo-ołowiowych), których było wiele. Wyeliminowanie niektórych problemów - prowadziło do powstania innych. Dopiero pojawienie się technologii EFB umożliwia znaczące polepszenie wydajność klasycznego akumulatora (*).

Krok 1: Ołowiany ołów

Zanim w stopach ołowiu pojawiły się jakiekolwiek dodatki, to u swojego zarania (czytaj początki masowej prokcji XX wiek) akumulator wykonane były głównie z ołowiu. Płyta ujemna wykonana była z samego ołowiu, płyta dodatnia z dwutlenku ołowiu. Cechy mechaniczne ołowiu powodowały, że akumulatory tak wykonane były słabo odporne na wibracje. Plastyczność ołowiu i właściwości chemiczne kwasu siarkowego, który umożliwiał swobodny przepływ jonów między płytami, powodował także przedwczesne rozpuszczanie się ołowiu. Tak wykonane akumulatory rodziły sporo problemów, które znamy i dziś np. oberwanie się jednej z płyt, zetknięcie się płyt w którejś z cel (w pierwszych akumulatorach nie występowały separatory jakie znamy dziś).

Pionierami stworzenia akumulatora byli Volta i Galvani, którzy na przełomie XVII i XVIII wieku tworzyli podstawowe magazyny energii. Podobnie należy potraktować pracę Pana William'a Cruickshank, który stworzy pierwszy akumulator nadający się do produkcji masowej - ale było to ciągle ogniwo pierwotne (taka jednorazowa bateria, bez możliwości ponownego naładowania). Dopiero prace Gaston'a Planté pozwoliły stworzyć ogniwo wtórne, czyli takie w którym procesy elektro-chemiczne są odwracalne (rozładowane można naładować i ponownie użyć). Pamiętajmy, że dzieje się to dopiero w 1859 roku, a Planté jako pierwszy zastosował kwas siarkowy. Produkcja masowa (nie należy tego rozumieć w dzisiejszych kategoriach) mogła ruszyć ponad 20 lat później za sprawą Emila Alphonsa Fauré, któremu zawdzięczamy opracowanie procedury formowania akumulatora, co pozwoliło osiągać znacznie wyższe pojemności. Dalszą historię już znamy, pojawili się tacy ludzie jak Adolf Muller (Varta), Warren Johanson (JCI), Genzo Shimadzu (GS), Shichizaemon Yuasa (YUASA), Fryderyk Müller (ZAP) czy choćby nasz rodak inżynier Jacek Bąk (AUTOPART), dzięki którym historia rozwoju akumulatora trwała i trwać będzie. Dziś fabryki akumulatorowe zatrudniają tysiące inżynierów aby udoskonalać drobne elementy dzięki którym akumulatory stają się coraz lepsze i bezpieczniejsze.

Krok 2: Antymon - drukarski patent

Po wielu latach prób i błędów producenci akumulatorów odkryli, że w drukarniach również stosowano ołów, ale był on utwardzony antymonem, aby nie tracić swoich istotnych właściwości chemicznych, ale by stał się twardszy. Od tamtej pory klasyczne akumulatory rozruchowe były wytwarzane z stopów ołowiu zawierających antymon. Dodatek antymonu do ołowiu powoduje wzrost wytrzymałości takiego stopu (w szczególności) płyt akumulatorowych. Z drugiej strony dodatek antymonu doprowadza do intensywniejszej elektrolizy w akumulatorze w trakcie jego ładowania. Prowadziło to do nadmiernego wydzielania się tlenu i wodoru. W takich akumulatorach należało stale monitorować poziom elektrolitu, uzupełniając go regularnie wodą destylowaną, inaczej uszkodzeniu uległyby płyty akumulatora.

Starsi użytkownicy samochodów doskonale pamiętają permanentny proces pilnowania akumulatora, gdyż w odróżnieniu od obecnych czasów, kiedyś zakup akumulatora stanowił wyzwanie. Nie do pominięcia jest fakt, że akumulatory takie mogły przez nagromadzenie tlenu i wodoru mogły wybuchać - wystarczyła drobna iskra. Ponadto, akumulatory te ulegały dość szybkiemu samo-rozładowaniu. Mimo tych niedogodności duża grupa użytkowników akumulatorów z "tamtych lat" pamięta, że wystarczały one na znacznie dłuższy okres, niż te obecnie dostępne na rynku.

Krok 3: Wapniowanie

Poszukiwanie pierwiastka, który utwardzi ołów i jednocześnie zmniejszy wytrącanie się tlenu i wodoru w trakcie elektrolizy, doprowadziło do odkrycia zalet wapnia w połączeniu z ołowiem. Niesamowitą zaletą akumulatorów wapniowych wykonanych w technologii Ca/Ca (obie elektrody [+ i -] wykonane na bazie stopu wapnia) było to, że konieczność uzupełniania wody destylowanej spadła niemal do zera.

Zapoczątkowało to również pojawienie się akumulatorów hermetycznych. Aby zamknąć akumulator na stałe, liderzy rynku akumulatorowego tacy jak: YUASA GS, JCI czy EXIDE, po prostu obniżyli pakiet płyt w celi tak aby powstało znacznie więcej przestrzeni nad płytami, którą wykorzystano do zwiększenia zapasu elektrolitu. Pozwoliło to zamknąć akumulator na trwałe.

W opinii AKUM RUS (*) technologia wapniowa Ca/Ca również nie stał się prawdziwym przełomem. Wprawdzie akumulatorów wapniowych przybywało, a ubywało tych opartych na stopie antymonowym, to rewolucja okazała się nie do końca udana, a radość zbyt wczesna. Myślenie: zastąpmy antymon wapniem - okazało się chybione. Oczywistą zaletą jest ograniczenie koniecznej konserwacji, czyli pilnowanie poziomu elektrolitu i ewentualne uzupełnianie braków wodą destylowaną. To jednak akumulatory wykonane w technologii wapniowej są bardzo wrażliwe na głębokie rozładowania. Czasami wystarczy zostawił na noc włączoną żarówkę w kabinie lub wiele razy "kręcić" rozrusznikiem podczas kapryśnej w zimnym - aby zostać zmuszonym do zakupu nowego akumulator. Technologia Ca/Ca nie zrewolucjonizowała rynku, choć rozwiązała ważny problem - nadmierne odparowanie wody z elektrolitu, dzięki czemu możemy się dziś cieszyć akumulatorami hermetycznymi.*

Cokolwiek by nie powiedzieć na temat wad akumulatorów wapniowych, to jest to obecnie technologia dominująca w branży. I na dzień dzisiejszy nie takiej fabryki akumulatorów rozruchowych, która z premedytacją nie stosowała by technologi wapniowej. Niemniej są dla mnie zrozumiałe uwagi AKUM RUS na teamt wad wapnia.

Krok 4: Dodajmy srebra

Jednym z bardziej znanych pierwiastków, z którym producenci akumulatorów eksperymentują jest srebro. Dodatek ten powoduje, że akumulator staje się bardziej odporny na cykliczne rozładowania. Zastosowanie srebra zmniejsza oporność elektryczną stopu, co wpływa na redukcję temperatur wewnątrz akumulatora. Wysoka temperatura ma kluczowy wpływ na korozję płyt, więc jej obniżenie pozytywnie wpływa na żywotność akumulatora. Ale też nie dajmy się zwariować, że tak drogiego pierwiastka jest dużo w akumulatorze. Zawartość srebra na tle całej masy stopu stanowi setne części procenta.

Słyszałem kiedyś taką opinię, że gdyby srebro było w cenie ołowiu mielibyśmy akumulatory całe ze srebra - ze względu na własności elektro-chemiczne tego pierwiastka.

Krok 5: Hybryda dobra na wszystko?

Czytając artykuł opublikowany na stronach producenta AKUM RUS, można dojść do wniosku, że akumulatory hybrydowy wykonany w technologi EFB byłyby na obecnym etapie rozwoju technologii jednym z najlepszych rozwiązań.

W tym miejscu warto może podeprzeć się faktami. Na rynku akumulatory tego typu można potkać przede wszystkim tam gdzie są produkowane akumulatory ciężkie (dla rolnictwa, dla ciężarówek). Wynika to z faktu, że do tego typu akumulatorów elektrody (kratki) nadal są wykonywane metodą odlewu grawitacyjnego, aby zachować odpowiednią grubość (np 1.2 - 2.3 mm). W technologiach cięto-ciągnionych grubości na poziomie 0,7mm mało kogo już dziwią, tym bardziej, że technologię tą stworzona aby "odchudzać" elektrody (kratki), bo z Wirtz'ów cienkie nie wychodziły.

Akumulator którego płyta dodatnia (elektroda a konkretniej katoda) jest odlana w oparciu o stop ołowiu z niską zawartością np. antymonu a płyta ujemna (elektroda a konkretniej anoda) może być już wykonana w technologi cięto-ciągnionej w oparciu o stop wapniowy - nazywamy hybrydą. Nie oznacza to, że i tzw. minus nie może być lany na Wirtz'u - może. Zbierając materiały do tego artykułu rozmawiałem z dr inż. Tomaszem Doczekalskim (Dyrektor Generanly ZAP), który wyjaśnił mi, że aby móc produkować akumulatory w technologii wapniowej, wielu producentów po prostu zmieniło sposób wytwarzania elektrod (kratek). Stosując stop wapniowy przy odlewie grawitacyjnym producenci napotykali na wiele problemów i tylko nieliczni znaleźli rozwiązanie i sobie z tym radzą. Jednym z takich producentów, który uporał się z problemami stopów wapniowych przy produkcji elektrod metodą odlewania grawitacyjnego jest Niemiecki Moll. Większość producentów zdecydowała się na wdrożenie technologii cięto-ciągnionych przy produkcji elektrod (kratek) akumulatora, przez co "pewne" kłopoty ich omijają, a oszczędności wzrastają.

Przykładem, który obrazuje tą technologię jest Polska fabryka akumulatorów JENOX. W jednym z artykułów prasowych Pan Marek Przystałowski (Dyrektor techniczny i wiceprezes zarządu JENOX Spzoo) wypowiedział się nastepująco: "Nowe akumulatory serii Classic to przede wszystkim połączenie technologii hybrydowej w jakiej są wykonane z najnowszą techniką ładowania. W praktyce hybrydowość sprowadza się do zastosowania innych stopów w produkcji kratek płyt akumulatorowych. Kratka płyty dodatniej wykonana jest w oparciu o stop selenowo-niskoantymonowy, a negatywna z zastosowaniem stopu wapniowego. Obniżenie poziomu antymonu w płycie dodatniej i wyeliminowanie go w płycie ujemnej prowadzi do radykalnego obniżenia konsumpcji wody"

%galeria%

(*) W opinii AKUM RUS: Obecnie przełomowa staje się technologia EFB, w której płyta z masami czynnymi zabezpieczona została wprasowanym dodatkowo poliestrem z mikrofibry a płyty nadal są zanurzone w ciekłym elektrolicie. Technologia ta ma wiele zalet technicznych w porównaniu z konwencjonalnym akumulatorem rozruchowym. W 2015 roku ACOM RUS pierwszy wśród Rosyjskich zakładów akumulatorowych rozpoczął produkcję i sprzedaż akumulatorów wykonanych w technologii EFB pod marką Ultimatum. Pozwoliło to zaoferować Rosyjskiemu konsumentów produkt wysokiej jakości, ale po przystępnej cenie w porównaniu do importowanych akumulatorów EFB. Biorąc pod uwagę tendencję rynkową ACOM RUS w 2016 roku rozszerzył zakres akumulatorów rozruchowych wykonanych w technologii EFB o swoją flagową linię Acom EFB.

(*) Akumulatory ACOM EFB wytrzymuje do 300 cykli (ładowania - rozładowania), co znacznie przekracza możliwości konwencjonalnego akumulatora rozruchowego. Praktycznie nie tracą pojemności po głębokim rozładowaniu. W trakcie ładowania przyjmują ładunki elektryczne 30% szybciej niż w przypadku konwencjonalnych akumulatorów rozruchowych. Ponadto tak wykonane płyty są odporne na korozję w wysokich temperaturach. Według producenta, akumulatory te nadają się do również do pracy w charakterze akumulatora "zasilającego" dla instalacji pojazdu po wyłączeniu silnika.

 

Robert Mazurek

redaktor naczelny

ps. Do prawdziwych technologów i inżynierów jeszcze wiele mi brakuje, więc jeśli w treści tego artykułu pojawiają się błędy merytoryczne, proszę o korektę. Artykuł skierowany jest do uczestników rynku akumulatorowego, dla których technologia stanowi tło, zaś handel jest esencją.

* odnoszę się do źródła lub cytuję informacje, które znajdują się na oficjalnej stronie producenta: http://www.akom.su/

Producenci akumulatorów często wracają do antymonu. Akumulatory w których możemy zetknąć się z tym pierwiastkiem często określane są jako hybrydowe. W akumulatorach tego typu kratka płyty dodatniej wykonana jest ze stopu nisko antymonowego lub innego pierwiastka który utwardza stop i chroni kratkę przed destrukcyjnym wpływem kwasu siarkowego. Takim pierwiastkiem może być Selen czy Arsen. Kratka płyty ujemnej niemal zawsze wykonana będzie ze stopu wapniowego, co ogranicza poziom samowyładowania.

Podziel się: