Już od 1859 roku akumulator kwasowo-ołowiowy stanowi nieodzowny element niemal wszystkich pojazdów motorowych, w tym hybrydowych i elektrycznych. Chociaż te ostatnie do magazynowania energii i napędzania wykorzystują akumulatory litowo-jonowe oraz niklowo-metalowo-wodorkowe, sprawdzony akumulator 12 V nadal jest w nich używany do zasilania układu elektrycznego 12 V.

Eksperci techniczni Autodata przybliżają technologię akumulatora 12 V oraz aktualnie rozwijane propozycje akumulatorów przyszłości.

Jak to działa?
12-woltowy akumulator kwasowo-ołowiowy nie zawiera żadnych ruchomych części, składa się z sześciu ogniw galwanicznych, każde o pojemności 2,1 V. Takie ogniwo tworzą płyta dodatnia pokryta dwutlenkiem ołowiu oraz płyta ujemna z ołowiu, pomiędzy którymi znajdują się kratka i materiał izolacyjny, zwany separatorem. Całość zamknięta jest w obudowie z twardego plastiku wypełnionej roztworem wodnym kwasu siarkowego, zwanym elektrolitem. Po przyłożeniu napięcia większego niż 2,1 V do każdego ogniwa wewnątrz akumulatora zachodzi reakcja chemiczna, w efekcie której powstaje gotowa do użycia energia elektryczna.
Od czasu wynalezienia akumulatora kwasowo-ołowiowego w jego konstrukcji nie wprowadzono większych ulepszeń. W połowie lat 70. XX wieku opracowano tzw. bezobsługowe/hermetyczne akumulatory kwasowo-ołowiowe. Nazywanie ich hermetycznymi nie jest do końca precyzyjne, ponieważ niezależnie od nazewnictwa nadal wyposażone są w zawór bezpieczeństwa, który rozładowuje wewnętrzne ciśnienie w przypadku przeładowania lub awarii ogniwa. Z tego powodu bywają też nazywane akumulatorami kwasowo-ołowiowymi regulowanymi zaworem (ang. Valve Regulated Lead Acid – VRLA).
Akumulatory VRLA są bezobsługowe, czyli nie wymagają dolewania wody destylowanej, ponieważ zachodzi w nich reakcja chemiczna między tlenem wytwarzanym na płycie dodatniej i wodorem powstającym na płycie ujemnej. W procesie syntezy tych pierwiastków powstaje woda, która wraca do akumulatora, przez co staje się on bezobsługowy.
Bez zbytniego odchodzenia od procesów chemicznych wykorzystywanych w akumulatorach VRLA, ta sama koncepcja konstrukcyjna została rozwinięta w postaci akumulatorów żelowych i AGM (ang. Absorbed Glass Mat). Akumulatory te również są klasyfikowane jako hermetyczne i regulowane zaworem, niemniej istnieją między nimi istotne różnice. W akumulatorze żelowym kwas jest zmieszany z krzemionką, tworząc gęsty żel, natomiast w akumulatorze AGM elektrolit jest zabsorbowany w separatorze z włókninowej maty szklanej.
Ten innowacyjny krok w technologii przynosi wiele korzyści: akumulatory te są praktycznie bezobsługowe, odporne na wibracje, pozbawione cieczy, która mogłaby wyciec, mogą być bezpiecznie używane w słabo wentylowanych miejscach. Ze względu na to, że akumulator AGM oferuje wysoką pojemność i rozładowuje się bardzo powoli, jest preferowanym rozwiązaniem w przemyśle motoryzacyjnym i jest często używany w pojazdach z systemem start-stop.
Warto zauważyć, że pojazdy wyposażone w systemy monitorowania akumulatora wymagają ponownej kalibracji po każdej jego wymianie. Systemy takie dostarczają informacji o stanie akumulatora, uwzględniając jego starzenie. W przypadku jego wymiany wartości w systemie, takie jak natężenie prądu i inne dane, muszą zostać zresetowane przy użyciu urządzenia diagnostycznego. Zaniedbanie tej czynności może doprowadzić do przeładowania akumulatora i skrócenia jego żywotności.
Należy zachować ostrożność podczas stosowania prostowników, ponieważ akumulatory VRLA są przeznaczone do ładowania powoli prądem o niskiej wartości. Aby zapobiec uszkodzeniu, zaleca się używać inteligentnych ładowarek automatycznie regulujących napięcie i natężenie prądu. W przypadku wątpliwości co do kompatybilności i sposobu użycia należy stosować się do zaleceń producenta produktu.

Przyszłość
Przemysł motoryzacyjny nie ustaje w poszukiwaniach nowych rozwiązań w technologii akumulatorów. Ostatecznym celem jest wynalezienie akumulatora zdolnego do magazynowania dużych ilości energii elektrycznej i jednocześnie wymagającego stosunkowo krótkiego czasu do pełnego naładowania. Aktualnie prowadzone są badania nad nowymi rozwiązaniami i elementami konstrukcyjnymi, między innymi:

• akumulatory ze stałym elektrolitem, jak sama nazwa wskazuje, zamiast ciekłego elektrolitu wykorzystują substancję w stanie stałym, co pozwala zwiększyć gęstość energii. Niska temperatura robocza przyczynia się do ograniczenia ryzyka pożaru lub wybuchu. Uważa się, że tego typu akumulatory będą miały dłuższą żywotność i niższe koszty produkcji niż te aktualnie używane;
• akumulatory krzemowe wykorzystują krzem i opierają się na budowie akumulatorów litowo-jonowych. W ten sposób zwiększona zostaje pojemność, co przekłada się na zdecydowanie dłuższe działanie pomiędzy cyklami ładowania. Krzem jest dostępny w dużych ilościach, więc takie rozwiązanie jest bardzo realistyczną opcją;
• wedle inżynierów akumulator fluorowo-jonowy jest w stanie zmagazynować dziesięciokrotnie więcej energii niż współczesne akumulatory litowo-jonowe. Jednakże na chwilę obecną akumulatory fluorowo-jonowe pracują jedynie w wysokich temperaturach, więc konieczne jest obejście tego ograniczenia, aby mogły stanowić realistyczne rozwiązanie;
• chociaż akumulator 12 V jest starym wynalazkiem, jego konstrukcja nadal ma możliwość rozwoju, a przeszłość pokazała, że doskonalenie jego właściwości eksploatacyjnych jest procesem powolnym. Nie możemy oczekiwać przełomowych zmian w technologii akumulatorów z dnia na dzień. Należy się raczej spodziewać, że postęp w tej dziedzinie rozciągnie się na wiele lat, a nawet dekad.

Moduł Autodata poświęcony odłączaniu i podłączaniu akumulatora zapewnia mechanikom wszystkie niezbędne informacje, by mogli szybko i bezbłędnie wykonywać czynności z nimi związane. Obejmuje między innymi: schematy położenia i procedurę odłączania akumulatora, instrukcje, jak przygotować akumulator do odłączenia, oraz listę podzespołów elektrycznych, które trzeba zresetować po jego podłączeniu.