Akumulatory kwasowe czy akumulatory zasadowe

Dziś absolutnie najpopularniejsze są różne odmiany akumulatorów litowych i jak na razie wygląda na to, że to do nich będzie należeć przyszłość. Zanim jednak zaczniemy szczegółowo omawiać ich właściwości, koniecznie należy poznać zalety i wady ich poprzedników: akumulatorów kwasowych i zasadowych.

Zgodnie z zapowiedzią z poprzedniego artykułu tego cyklu, zajmiemy się teraz głównie akumulatorami kwasowymi, które pod pewnymi istotnymi względami są podobne do akumulatorów litowych. Dla uzyskania jeszcze szerszego, pełniejszego obrazu i dla porównania, na początku tego artykułu krótko omówię też kluczowe właściwości akumulatorów zasadowych. Takie informacje będą dobrym i wręcz niezbędnym fundamentem do gruntownego poznania kilku odmian akumulatorów litowych.

Dlatego nie lekceważ informacji zawartych w tym i następnym artykule cyklu, ponieważ jest to ważny punkt odniesienia i porównania.

Dlaczego nie akumulatory zasadowe?

Wprawdzie akumulatory zasadowe są coraz rzadziej wykorzystywane, jednak naprawdę warto znać ich rodzaje i właściwości. Mało kto pamięta dziś o akumulatorach niklowo-żelazowych (NiFe), niklowo-cynkowych (NiZn), srebrowo-kadmowych (AgCd), srebrowo–cynkowych (AgZn). Spośród akumulatorów zasadowych dziś wykorzystywane są tylko niklowo-kadmowe (NiCd) oraz niklowo-wodorkowe (NiMH). Akumulatory zasadowe NiCd i NiMH mają bardzo ważne zalety. Po pierwsze, nie boją się całkowitego rozładowania. W przeciwieństwie do kwasowo-ołowiowych i litowych, ich całkowite wyładowanie
„do zera” nie jest groźne. Podobnie umiarkowane przeładowanie nie grozi poważniejszymi skutkami. Nadmiar energii, której nie może przyjąć akumulator zasadowy wydziela się w postaci ciepła i nie jest to destrukcyjne, byle akumulator nie został nagrzany do temperatury, która uszkodzi jego elementy. Inną poważną zaletą akumulatorów zasadowych jest ich trwałość przy pracy w takich trudnych warunkach.

Dlatego akumulatory zasadowe, a konkretnie ogniwa NiMH, a do niedawna też NiCd, są powszechnie używane w różnego rodzaju mniejszych i większych lampkach solarnych. Przykład takiej solarnej lampki ogrodowej z akumulatorem widoczny jest na fotografii 1.

Akumulatory zasadowe są również wykorzystywane w pewnych zastosowaniach niszowych, a nie tak dawno stosowano je też jako główne źródło energii w samochodach elektrycznych (Toyota), ale zniknęły z rynku głównie z uwagi na spór patentowy.

Akumulatory zasadowe bardzo rzadko pracowały w trybie buforowym jako baterie rezerwowe, będąc cały czas podładowywane małym prądem (rzędu 0,01 C…0,02 C, czyli liczbowo 1…2% pojemności). Zasadniczo taki prąd konserwujący z zapasem pokrywa straty samowyładowania i zapewnia nieustanną gotowość do pracy. Jednak pracujący buforowo akumulator rozładowany w czasie przerwy zasilania, należałoby po takim rozładowaniu naładować prądem dużo większym, bowiem naładowanie malutkim prądem konserwującym (0,01 C) trwałoby bardzo długo, a przy zużytych, starych akumulatorach pełne naładowanie mogłoby okazać się niemożliwe.

Dawniej „paluszki” NiCd oraz NiMH (o napięciu nominalnym 1,2 V) ceniono za znakomitą wydajność prądową, dużo większą, niż ogniw jednorazowych – zwykłych manganowych i alkalicznych (o napięciu nominalnym 1,5 V). Dlaczego więc, skądinąd dobre akumulatory zasadowe, szybko znikają z rynku?

Przede wszystkim akumulatory zasadowe (i kwasowe też) mają gęstość energii mniejszą od litowych. Drugą poważną wadą jest to, że w akumulatorach NiCd i NiMH występuje tak zwany efekt pamięciowy. Otóż jeżeli akumulator nie jest rozładowywany w pełni, tylko częściowo, to niejako zapamiętuje ten fakt i jego użyteczna pojemność się zmniejsza. Aby uniknąć efektu pamięciowego wystarczy co kilka (5…6) cykli niepełnego rozładowania przeprowadzić cykl konserwujący, polegający na pełnym naładowaniu i pełnym rozładowaniu kontrolnym, przy czym pełne rozładowanie to nie rozładowanie „do zera” tylko do napięcia około 1 V (nie mniej niż 0,8 V na ogniwo).

W praktyce bardzo często występuje tu mylna kwalifikacja – zazwyczaj utrata pojemności jest
spowodowana innymi przyczynami, w tym słabą jakością ogniw, a całą winę zrzuca się na efekt pamięciowy, co na pewno jest wygodne dla producentów.

Istotną wadą zarówno akumulatorów NiCd, jak i większości NiMH jest duże samorozładowanie, zwłaszcza w podwyższonych temperaturach – już po kilku tygodniach przechowywania akumulator może się okazać pusty. To poważna wada.

Ale trzeba podkreślić, że od roku 2005 wiodąca firma Sanyo oferuje ulepszone akumulatorki NiMH, które mają bardzo małe samorozładowanie. Zaletą jest też ogromna trwałość, nawet ponad 2000 cykli pracy, płaska krzywa rozładowania oraz potwierdzona przez użytkowników stabilność parametrów, co ważne – także pojemności. Dziś Sanyo jest częścią koncernu Panasonic, a ulepszone akumulatorki są sprzedawane pod marką eneloop – fotografia 2.

Akumulatorki zasadowe znikają z rynku, ale odmiana eneloop nadal jest atrakcyjna.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w sierpniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 8/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 8/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/Wiadomość dla Twórcy” i tu zawsze wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 8/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.