Batterier er opbygget af en eller flere elektrokemiske celler, der har den egenskab at kunne lagre energi ad kemisk vej og omdanne denne energi til elektrisk energi.
En elektrokemisk celle består af tre hovedbestanddele:
En negativ elektrode
En positiv elektrode
En elektrolyt
Primærbatterier (Engangs batterier, kan ikke genoplades:
Leclanché batteriet
Zink-kviksølvoxyd batteriet
Lithium-mangandioxyd batteriet (Li-MnO2)
Lithium-carbonmonofluorid batteriet (Li-CFn)
Lithium-thionylklorid batteriet (Li-SOCl2)
Lithium-svovldioxyd batteriet (Li-SO2)
Lithium-jerndisulfid batteriet (Li-FeS2)
Sekundærbatterier genopladelige batterier/akkumulatorer:
1. Blybatteriet
1.2 Blybatteri med umættet elektrolyt, plane elektroder (AGM)
3. Nikkel-metalhydrid batteriet
4. Sekundære lithium batterier
4.1 Lithium-metal cellen
4.2 Lithium-ion cellen f.eks. Tesla og bærbare enheder
Primær-eller sekundærbatteri til at forsyne elektronikken med strøm:
Valget mellem primær- eller sekundærbatteri vil hovedsageligt være bestemt af følgende forhold:
• Primærbatteri vælges, hvor der ikke findes energikilde til ladning af sekundærbatteri.
• Primærbatteri vælges, hvor udstyrets driftsprofil er sådan, at batteriudskiftning kun skal finde sted med lange mellemrum (størrelsesorden år).
• Sekundærbatteri kan kun vælges, hvor der findes en energikilde til ladning f.eks.lysnet, køretøjsgenerator/batteri, solceller.
• Sekundærbatteri vælges, hvor udstyret stiller krav om relativ høj strøm, og derfor hyppig batteriudskiftning, f.eks. værktøjer, husholdningsredskaber, bærbare radiotelefoner.
Blybatteriet:
Blybatterier findes i mange versioner rækkende fra det velkendte startbatteri over større batterier til traktionsformål til endog meget store stationære batterier på adskillige tusinde amperetimer.
Det karakteristiske for blybatterier til elektronikapparater er, at de er lukkede, og at elektrolytten (svovlsyre) er gjort immobil ved tilsætning af tixotropmiddel, eller ved at syren er opsuget i separatoren. Endvidere er batterierne indrettet således, at rekombination kan finde sted. Rekombination gør det muligt at fjerne den ilt, der dannes ved overladning af batteriet og hindre brintudvikligen. Dette sker ved at den ilt, der dannes ved den positive elektrode, finder vej til den negative elektrode, hvor der så dannes vand.
Den negative elektrode er væsentlig større end den positive, således at fuld opladning ikke kan opnås, hvorved brintudviklingen undgås. Gasvejen (for ilt) er gennem separatoren, der ikke er helt fyldt med syre (umættet eller starved). De to egenskaber, immobil elektrolyt og rekombinationsevne, gør det muligt at fremstille batterierne i lukket udførelse, og dermed er de velegnede til elektronikapparater. Batterierne er dog ikke helt lukkede, men forsynet med en ventil der åbner ved unormal drift, f.eks. overladning ved for stor strøm eller ved kortslutning.
Det opladede blybatteri har rent bly som negativ elektrode og blyoverilte som positiv elektrode. Når batteriet aflades, omdannes begge elektroder til blysulfat. Elektrolytten indgår i den kemiske proces, således at syrekoncentrationen falder under afladning.
Lukkede blybatterier findes i flere udførelser.
Bly-gel batteriet:
Bly-gel batteriet var det første lukkede blybatteri på markedet og fungerer upåklageligt ved normal drift. Rekombinationsevnen er ikke så stor, som de senere beskrevne batterier med umættet elektrolyt, hvorfor bly-gel batteriet er mere følsomt over for overladning.
Ved korrekt lademetode (se Afsnit 3.5) giver dette ikke problemer. Batteriet fremstilles i to versioner, en til stationær drift og en til cyklisk drift.
Blybatteri med umættet elektrolyt, plane elektroder (AGM):
Blybatteriet med umættet elektrolyt og plane elektroder, også betegnet AGM (Absorbed eller Absorbtive Glass Mat) ligner bly-gel batteriet i sin mekaniske konstruktion.
Elektrolytten er fastholdt ved kapillarkræfter i separatoren, der er er fremstillet af glasuld. Batteriet har på grund af den umættede elektrolyt en større rekombinationsevne end bly-gel batteriet, men ellers er de karakteristiske elektriske data næsten identiske.
Konstruktion af blybatteri:
Her ses et udsnit af opbygningen af et blybatteri.
Ladning af blybatteri:er:
General data om opladning af blybatterier. Tallene kan variere alt efter producentens forskrifter for opladning af blybatterier.
W-, IU- og IUoU ladekurver:
Hvilken ladeteknik anvendes hvor?
Bly-syre akkumulatorer har en nominel spænding på 12V (6 celler).
Arbejdsområdet går fra ca. 11,5V til 12,8V.
Blybatterier overoplades og gasser ved 2,4V/celle (14,2V).
Intet batteri bliver bedre end den oplader, der anvendes.
Batteriladere
er opbygget med forskellige teknologier.
Lineær (med ringtrafo)
og switch mode er de 2 primære teknologier.
Lineære ladere er ikke særligt energieffektive. Udnytter strømmen 50-60% og
udvikler en del spildvarme. Er i virkeligheden en avanceret strømforsyning med
gammel teknologi.
Switch mode ladere udnytter strømmen >80% og de helt nye typer op til 95%.
DCV
er den volt, som du måler på batteriet.
A er den ladestrøm,
som du lader batterierne med.
Opladetiden er afhængig af afladningsdybden og den ladestrømmen,
der er valgt.
Ladestrømmen
skal mindst være 5% og maximalt 25%, med 10% som middelværdi.
Blybatterier anvendes primært i standby eller cyklist brug.
Hertil skal der anvendes 2 forskellige opladekarakteristika.
W- ladekurve.
Opladere med denne ladekurve anvendes af simple ladere, som anvendes
til fx åbne syrebatterier til biler.
Ladestrømmen bliver styret af den indre modstand.
Man skal sørge for udluftning, da ilt og brint fra elektrolytten vil bevæge sig ud i omgivelserne med risiko for knaldgaseksplosition.
Må ikke anvendes til lukkede bly-syre akkumulatorer.
IU -ladekurve.
Ladere med en IU-ladekurve, oplader i hovedopladningen med en konstant strøm og en langsomt stigende ladespænding.
Ladespændingen forbliver konstant, når slutspændingen er nået og ladestrømmen falder til et lavt niveau, som efterlader batteriet.
Batteriet bliver ca. 90% opladt.
IUoU- ladekurve.
Selve hovedopladningen er den samme som IU-laderen, men slutspændingen er højere (14,4V).
Hovedopladningen bliver efterfulgt af en overopladningsfase, som afsluttes efter ca., 4,25h.
Herefter falder ladespændingen til 13,8V og ladestrømmen forbliver på et lavt niveau.
Overopladningstiden sikrer, at indladningen er fra 105-115%, hvorved batterierne opnår 100% kapacitet.
Hvor lang tid tager det at oplade?
Forbrug/A+4,25h (overopladningstid)
Afladt
50Ah (24V/80Ah Batteri)
Ladestrøm
8,5A
Hvor
lang tid tager det at oplade?
(50/8,5+4,25)
10,13h.
Hvor
meget koster det så ved 2kr/kW?
6h*300W*2kr/kW. 1,8kW*2kr.
3,60kr.
Begrænset
tid til opladning
Sætter til opladning kl. 2300 og står op igen kl. 0600.
Max tid: 7h.
50Ah/6h(8,5A): 3½h til overopladning
Kan ikke oplade 100% da overopladningstiden ikke er 4½h
Derfor skal der oplades, når man ikke anvender sit køretøj.
Mascot 3245 12V 7A Lader:
Ladespænding ved Temperaturændringer:
Eksempel:
Udgangspunktet er at man lader med 2,4V pr. celle ved 20°C
Hvis temperaturen falder til 0°C ser udregningen for lade spænding således ud:
2,4+(0,005×20)x6 =15V
Hvis temperaturen Stiger til 40°C ser udregningen for lade spænding således ud:
2,4-(0,005×20)x6= 13,8V
Lade spænding+-(mV justering x °C)x antal celler
Opbevaring af blybatterier:
Temperaturpåvirkning af blybatteriets kapacitet:
Tilslutning af batterier:
Vil du forbinde batterier (serielt eller/og parallelt) husk:
6V batterier må du ikke have mere end 0,02V forskel
12V batterier må du ikke have mere end 0,03V forskel
Serieforbindelse af blybatterier:
Parallelforbindelse af blybatterier:
Serie og Parallelforbindelse af blybatterier:
Poltyper til blybatterier:
Placering af poler på blybatterier:
