Hei Jon,

Tusen takk for spørsmålene og din interesse for faget.

Først litt blyakkumulatorteori

I en akkumulator (= oppladbar celle) omformes kjemisk energi direkte til elektrisk energi. Hver celle består av en positiv elektrode, en negativ elektrode, en elektrolytisk løsning og elektrodeseparatorer plassert i et hensiktsmessig kar.

Hos blyakkumulatoren reagerer blydioksid (PbO2, på de positive platene), bly (Pb, på de negative platene) og svovelsyre (H2SO4, i elektrolytten) med hverandre under dannelse av blysulfat (PbSO4) og elektrisk energi.

Akkumulatorer er imidlertid ikke energikilder, men kun en lagerplass for elektrisk energi. Det kan ikke lades ut mer energi enn det på forhånd er ladet inn.

Ladesykluser

Lading beskrives best fra fullt utladet tilstand. Før cellespenningen når 2,4 volt kan det lades med all den strøm som er til disposisjon uten å skade batteriet. Ved 2,4 volt har man ladet inn omtrent 80 % kapasitet. Hvis det nå fortsettes med samme strømstyrke får vi en voldsom gassutvikling med tilhørende varmegang, og uten at man kommer noen vei med selve ladingen.

Blyakkumulatorer benytter gjerne konstantstrøm/konstantspenning lademetode. En regulert strøm hever klemmespenningen til den øvre ladespenningen er nådd, og deretter synker ladestrømmen på grunn av metning. Ladetiden er 12-16 timer og opp til 36-48 timer for store stasjonære batterier. Med høyere ladestrøm og flertrinns ladningsmetoder, kan ladetiden reduseres til 8-10 timer; men uten full toppingsladning. Bly-syre er svak og kan ikke lades opp så raskt som andre batterisystemer.

Blybatterier bør lades i tre trinn, som er [1] konstantstrømladning, [2] topningsladning og [3] vedlikeholdsladning.

[1] Konstantstrømladning opptar hoveddelen av ladningen (omtrent 70/80 prosent av full kapasitet) og varer 5-8 timer. Dette representerer ca halvparten av den nødvendige ladetid. Den intelligente laderen foretar en sømløs overgang fra ladetrinn [1] til ladetrinn [2], og dette skjer når batteriet når den innstilte spenningsgrensen.

Lading beskrives best fra fullt utladet tilstand. Før cellespenningen når 2,4 volt kan det lades med all den strøm som er til disposisjon uten å skade batteriet. Ved 2,4 volt har man ladet inn omtrent 80 %. Hvis det nå fortsettes med samme strømstyrke får vi en voldsom gassutvikling med tilhørende varmegang, og uten at man kommer noen vei med selve ladingen.

Den riktige innstillingen av ladespenningsgrensen er kritisk og varierer fra 2,30 volt til 2,45 volt per celle. På den ene siden ønsker vi at batteriet skal raskest mulig skal bli fulladet og samtidig unngå sulfatering på den negative platen batteriet; på den annen side, overmetning ved ikke å bytte til å topningsladning fører til gitterkorrosjon på den positive platen. Dette fører også til gassing (hydrogen) og vanntap.

Temperaturkoeffisienten ved ladning av en bly-syre-celle er -3mV/°C. Omgivelsestemperatur lik 25 °C brukes gjerne som midtpunktet. Ladespenningen reduseres med 3 mV per celle for hver grad over 25 °C, og økes med 3 mV per celle for hver grad under 25 °C. Hvis dette ikke er mulig, er det bedre å velge en lavere spenning av sikkerhetsmessige grunner.

[2] De resterende 30 prosentene lades i toppingsladningsmodus, og skjer ved en lavere ladestrøm og inntil blyakkumulatoren oppnår metning. Denne syklusen varer i ca 7-10 timer. De res, og [3] vedlikeholdsladning kompenserer det tap som forårsakes av selvutladning i blyakkumulatoren.

Ladestrategi uten styrt ladestrøm

Dersom laderen som benyttes ikke er elektronisk styrt bør ladestrømmen begrenses til 1/10 av tyvetimers kapasiteten på batteriet.

Utladning av blyakkumulator

Normalt angis batteriets kapasitet i amperetimer (Ah) ved 20 timers utlading. Dersom et batteri kan utlades med f.eks. 5 Amp. i 20 timer kontinuerlig uten at cellespenningen synker under 1,75 V pr. celle, er kapasiteten 5 Amp. x 20 timer = 100 Ah. Ved utlading over kortere tid med større strømstyrke, får vi et lavere Ah-tall. Kapasiteten for det samme batteriet ved forskjellige utladestrømmer er tilsynelatende forskjellige. Ved å lade ut batteriet i 100 timer får man et høyere Ah-tall enn ved å lade det samme batteriet ut i 20 timer, men energiinnholdet er det samme. Det er viktig å være klar over at den kapasiteten som oppgis vil variere etter hvilken norm batteriene måles ut fra.

Her er et eksempel på et 100Ah-batteri:

20t kapasitet (C20) 5 Amp. i 20 t = 100 Ah10t kapasitet (C10) 9 Amp. i 10 t = 90 Ah5t kapasitet (C5) 15 Amp. i 5 t = 75 Ah1t kapasitet (C1) 55 Amp. i 1 t = 55 Ah

3 min. kapasitet 350 Amp. i 0,05 t = 17,5 Ah = startkapasitet

Her kan du lese mer om blyakkumulatorer (Sønnak):

http://www.fergeli.org/tekniske/Batteriets_oppbygning_virkemaate.pdf