Termékajánló
Hírlevél
Házhozszállítás

Fizetési megoldás
Tanúsítvány
SSL Certificate
Blog
2018.10.18 12:05

A mélykisütés savas ólomakkumulátorokra gyakorolt hatása

A mélykisütés savas ólomakkumulátorokra gyakorolt hatása

A legtöbben tisztában vannak vele, hogy a mélykisütés jelentősen csökkenti az akkumulátorok élettartamát. Sokszor felmerül azonban a kérdés, hogy milyen mértékű ez az élettartam csökkenés?

Az alábbiakban Blank et al. 2012-es publikációjából ragadtunk ki néhány részletet, melyek valós mérési eredmények alapján mutatják meg a mélykisülés hatását a folyadékelektrolitú és a gélben felitatott elektrolitú savas ólomakkumulátorok élettartamára vonatkozóan.

Mit nevezünk mélykisütésnek?

Akkumulátor mélykisütés

Mélykisütésnek nevezzük azt a folyamatot, amikor az akkumulátorból a névlegesnél nagyobb kapacitást (több energiát) veszünk ki. Például ha egy 12V 7,2Ah-ás akkumulátort 360mA állandó kisütőárammal 20 órán keresztül sütünk ki, akkor az akkumulátorból 7,2Ah kapacitást veszünk ki. Ekkor beszélünk 100%-os kisütési mélységről. Ha ugyanezt az akkumulátort 21 órán át sütnénk ki 360mA árammal, akkor a kisütési mélység 105%-ra emelkedne, a kisütési végfeszültség pedig csökkenne.

Mérési eredmények

Blank et al. 2012-es publikációjukban 4db kentlemezes folyadékelektrolitú, illetve 4db kötött elektrolitú, GÉL gyártástechnológiájú savas ólomakkumulátort vizsgáltak. Az akkumulátorokat többszöri kisütésnek vetették alá, akkumulátoronként eltérő kisütési mélységig.

Folyadékelektrolitú akkumulátorok

A méréseket 4db azonos, 12V 54AhC10-ás helyhez kötött folyadékelektrolitú akkumulátoron végezték. A kezdeti kapacitásvizsgálat I10=5,4A állandó kisütőárammal 100Ah feletti kapacitásértékeket eredményezett, ezért az akkumulátor tényleges kapacitásának a felmérése érdekében, további kapacitásvizsgálatokat végeztek magasabb kisütőáramokkal. Három kisütés során mért értékek alapján C10=82Ah-ban határozták meg az akkumulátorok névleges kapacitását, ezért a 10 órás kisütőáramot I10=8,2A-re módosították. Az akkumulátorokat egyenként 100%, 110%, 120% és 130%-os kisütési mélységig sütötték ki ciklikusan. Minden kisütést követően teljesen feltöltötték őket egy IU karakterisztikájú töltővel, 2xI10 áramkorláttal majd áramkorlátból kilépve 5 órán át tartó 2,45V cellánkénti feszültségkorláttal. Minden ötödik ciklusban az állandó feszültségű szakasz időtartamát 12 órára növelték. A kisütési-töltési ciklusokat addig ismételték, ameddig a leadott kapacitás a névleges kapacitás 50%-ára csökkent.

A mérési eredmények nem mutatnak jelenős eltérést a különböző kisütési mélységek esetén. A leadott kapacitás 60-70 ciklus elteltével csökkent a névleges kapacitás 50%-ára, amint a lenti ábrán látható. Általánosságban elmondható, hogy alacsonyabb kisütési mélység esetén a töltés hatásfoka magasabb volt, azonban fontos kiemelni, hogy a 100% és 120%-ig kisütött akkumulátorok töltésének hatásfoka közel azonos volt.

Kentlemezes folyadékelektrolitú akkumulátorok

Kötött elektrolitú, GÉL technológiájú akkumulátorok

A következő mérés alanyai 2V-os 10Ah névleges kapacitású GÉL cellák voltak. Az I10=1A kisütőárammal végzett kapacitásvizsgálat 8,1Ah és 8,5Ah közötti kapacitásértékeket eredményezett. A kezdeti kapacitásvizsgálatot 10 kisütési-töltési ciklus követte 80%, 90%, 100% és 110%-os kisütési mélységekig a mért kapacitáshoz igazított I10 kisütőárammal. A kisütések a kívánt kisütési mélység elérésénél, vagy 0V-os cellafeszültségnél értek véget, attól függően, hogy melyik következett be hamarabb. Tíz ciklust követően valamennyi akkumulátoron szabványos kapacitásvizsgálatot végeztek. Az egyes kisütések eredményei az alábbi ábrán láthatók.

Gél zselés akkumulátorok kisütése

Az első cella (piros görbe) a tíz ciklus során minden esetben kisüthető volt 80%-os kisütési mélységig. A tíz ciklust követő kapacitásvizsgálat 86%-os maradék kapacitást eredményezett ennél a cellánál. A második cellából (kék görbe) csak az első két kisütésnél lehetett kivenni az energia 90%-át. Tíz ciklus után mindössze a kapacitás 63%-a állt rendelkezésre. A harmadik cellából (fekete görbe) az első két kisütés alkalmával lehetett kivenni a nulladik ciklusban mért kapacitás 100%-át, majd a végső kapacitásvizsgálat mindössze 56%-os rendelkezésre álló kapacitást mutatott. Az utolsó cella (zöld görbe) az első kisütésnél tudta leadni a kezdeti kapacitás 110%-át. Ennél a cellánál 55%-os kapacitás állt rendelkezésre a mérés végén.

Akkumulátor mélykisütés mérési eredmények

Következtetés és tanácsok

A két mérés nagyon eltérő eredményeket mutat. A folyadékelektrolitú akkumulátorok mérési eredményei alapján joggal gondolhatjuk, hogy nem érdemes túlméretezni az akkumulátortelepet a mélykisütésből fakadó élettartamcsökkenés elkerülése érdekében.

Ezzel szemben a GÉL technológiájú akkumulátoroknál azt látjuk, hogy a kisütési mélység növekedésével jelentősen csökken az akkumulátor kapacitása és ezáltal az élettartama. A megfelelő következtetések levonásához még számos mérésre szükség lenne egyaránt folyadékelektrolitú és kötött elektrolitú AGM, illetve GÉL akkumulátorokon. A gyártástechnológián kívül több eltérés is lehet két akkumulátor között (adalékolás, lemezkialakítás, stb.), ezért még két, látszólag azonos akkumulátor is rendkívül eltérő mértékben tolerálhatja a különböző mértékű mélykisütést. A hosszú élettartam biztosításának érdekében célszerű a lehető legalacsonyabb kisütési mélységre törekedni, illetve a rendelkezésre álló erőforrások és hely függvényében érdemes túlméretezni a rendszert. Nagyobb értékű, vagy nagy üzembiztonságot igénylő alkalmazások esetén indokolt lehet az akkumulátorok előzetes tesztelése is.