Prawidłowe wykorzystanie i ładowanie akumulatorów

Niewątpliwie dziś największe znaczenie mają różne odmiany akumulatorów litowych. Jednak do ich prawidłowego wykorzystania konieczna jest też wiedza na temat nadal popularnych akumulatorów kwasowych, w tym dobre zrozumienie podobieństw i różnic między akumulatorami kwasowymi i litowymi.

Nadal powszechnie mamy do czynienia z akumulatorami kwasowymi, choćby w samochodach, i na pozór są one dobrze znane. Problem w tym, że nadmiernie uproszczone wyobrażenia oraz „niedbałą” praktykę dotyczącą dość odpornych na błędy akumulatorów kwasowych niejako przenosimy na zdecydowanie delikatniejsze akumulatory litowe, a to często kończy się kłopotami, a nawet szybkim uszkodzeniem tych nowoczesnych akumulatorów litowych. Właśnie dlatego dla prawidłowego wykorzystania akumulatorów litowych niezbędna jest rzetelna wiedza na temat akumulatorów kwasowych oraz brzemiennych w skutki różnic między nimi.

Te różnice stopniowo przedstawiam w poprzednim i w tym artykule cyklu. Ostatnio omówiłem zasadę działania akumulatorów kwasowo-ołowiowych oraz wspomniałem o pracy cyklicznej i o pracy buforowej. Teraz trzeba temat rozszerzyć, ponieważ ma to ścisły związek z akumulatorami litowymi.

Dopiero zrozumienie specyfiki i różnic jasno pokazuje, dlaczego akumulatory litowe z reguły wyposażane są w tak zwane „beemesy” – BMS (Battery Management System), czyli systemy, układy zarządzania i dlaczego sens ma wtedy stosowanie tak zwanych balanserów oraz dlaczego takie „wynalazki” nie są potrzebne w akumulatorach kwasowych.

Akumulatory kwasowe o różnym przeznaczeniu

Zanim przejdziemy do różnych odmian akumulatorów litowych, konieczne jest przypomnienie i to dość obszerne, dotyczące akumulatorów kwasowych. Otóż interesują nas nie tylko akumulatory samochodowe, rozruchowe (fotografia 1), ale przede wszystkim akumulatory stosowane jako rezerwowe źródła energii. Są one dla nas najbardziej interesujące, bo tak pracuje mnóstwo akumulatorów litowych.

Otóż w profesjonalnych zastosowaniach eksperci dobierają akumulatory kwasowo-ołowiowe do konkretnego zastosowania, żeby uzyskać optymalne, czy też wymagane w danym przypadku parametry systemu. Często stosują kosztowne odmiany akumulatorów o specyficznej budowie wewnętrznej. Takie kosztowne akumulatory mają większą trwałość i w wielu przypadkach właśnie ich zastosowanie sumarycznie okazuje się bardziej opłacalne, niż akumulatorów tańszych, mniej trwałych.

A trwałość w danych warunkach pracy wynika ze szczegółów i solidności budowy wewnętrznej. To szeroki temat, a ten artykuł dotyczy głównie hobbystów, którzy po pierwsze nie mają specjalistycznej wiedzy, a po drugie chcieliby zrealizować swoje cele jak najtaniej, często z wykorzystaniem akumulatorów z odzysku. Niestety, często się to nie udaje!

Dlaczego? Nietrudno zauważyć, że akumulator samochodowy o danej pojemności jest zdecydowanie tańszy od „niesamochodowego” o tej samej pojemności. Wynika to między innymi z faktu, że akumulator samochodowy jest przeznaczony do pracy w stosunkowo łagodnych warunkach. Wprawdzie zmiany temperatury podczas jego użytkowania są duże, od –20°C do ponad +40°C, jednak w samochodzie jest on podładowywany przez alternator i regulator, utrzymywane jest na nim wtedy napięcie około 14,4 V, a prąd oddaje niezbyt często – na pewno duży prąd przez kilka do kilkunastu sekund podczas rozruchu oraz niezbyt duże prądy podczas postoju. Natomiast podczas pracy silnika akumulator praktycznie nie pracuje.

Najważniejsze, żeby akumulator uruchomił samochód, czyli ważna jest mała rezystancja wewnętrzna, a mniej ważna jest pojemność, bo do rozruchu potrzeba niewiele energii, o czym świadczą małe przenośne urządzenia rozruchowe, czasem nazywane „samochodowymi powerbankami” lub starterami – przykład na fotografii 2.

Akumulatory do pracy cyklicznej

Wprawdzie szczegóły są obszerne i skomplikowane, ale najprościej biorąc, w związku z taką pracą akumulatory samochodowe mają stosunkowo delikatną budowę i nie nadają się do ciężkiej pracy cyklicznej, gdy po naładowaniu są rozładowywane prawie całkowicie. Nie nadają się więc na przykład do napędu elektrycznych wózków widłowych i golfowych ani do napędu elektrycznych silników do łodzi wędkarskich. Przy ciężkiej pracy cyklicznej (ładowanie/pełne rozładowanie), będą po prostu miały żałośnie małą trwałość i stracą pojemność po niewielkiej liczbie cykli. Akumulatory samochodowe z innych względów praktycznie nie nadają się też do roli magazynów energii, na przykład w systemach fotowoltaicznych czy wiatrowych.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się we wrześniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 9/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 9/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.