Loodbatterijen


Fotografie » TechTalk » Batterijen » Oplaadbaar » Lood

De loodbatterijen waren de eerste oplaadbare batterijen die een succes waren. Ze worden nog steeds gebruikt in gespecialiseerde toepassingen.

De loodbatterijen hebben een lange geschiedenis en worden nog steeds gebruikt omdat ze gemakkelijk en goedkoop te fabriceren zijn en omdat ze op een eenvoudige manier gerecycleerd kunnen worden. Deze batterijen zijn zeer goedkoop per geleverde Ah, bewaren redelijk goed hun lading en kunnen een hoge stroom leveren. Maar het zijn ook batterijen die een lage energiedichtheid hebben per gewichtseenheid en ze gaan niet zo lang mee.

De loodbatterijen worden vooral gebruikt om voertuigen te starten, maar er zijn andere toepassingen, zoals back up van server installaties, noodvoedingen en alarmsystemen. Deze batterijen kunnen constant geladen worden (float charge). Deze batterijen hebben een celspanning van 2V en kunnen dus niet als alternatief voor gewone, niet-oplaadbare batterijen gebruikt worden.

Deze batterijen hebben natuurlijk een paar nadelen: ze mogen niet in ongeladen toestand bewaard worden, want ze gaan defekt indien ze meer dan een paar dagen in ongeladen toestand blijven. In ongeladen toestand ontstaat er loodsulfaat, en dit is en onomkeerbare reaktie. Na gebruik moeten de batterijen altijd opnieuw opgeladen worden. Na 6 maanden opslag hebben de batterijen hun lading gedeeltelijk verloren en moeten ze verplicht opnieuw geladen worden. Ook is de energiedichtheid per gewichtseenheid zeer laag (maar voor de specifieke toepassingen speelt dit geen rol van belang). Voor het starten van een auto is niet veel energie nodig (wel veel stroom in een kort tijdsbestek) en de back up batterijen zijn meestal stationaire systemen waarbij het gewicht onbelangrijk is.

Wat is eigenlijk het verband tussen een loodbatterij en deze site over fotografie? De eerste videocamera's (schoudermodellen) gebruikten loodbatterijen van 12V 2Au. Loodbatterijen waren toen de enige batterijen die een hoge stroom konden leveren (jaren 1980). De concurrerende technologie (nickel-cadmium) was toen te duur en had een te lage capaciteit. Ondertussen heeft de Nickel-Metaalhydride de loodtechnologie voorbijgestoken wat betreft de beschikbare capaciteit en gebruiksgemak.

De concentratie van het zuur verandert met de ladingstoestand van de batterij (en daarmee gaande ook de spanning per element). Dit is een verschil met de Ni-xxx batterijen waarvan de electrolietconcentratie gelijk blijft gedurende de volledige cyclus. Door de batterijspanning van een loodbatterij in rust te meten kan men zich een idee vormen van de ladingstoestand, wat niet het geval is met nickel-batterijen waarvan de spanning nagenoeg constant op 1.2V blijft gedurende de volledige ontlading.

De ladingstoestand van ieder element kan gecontroleerd worden door wat zuur af te tappen (indien de cellen open kunnen) en de densiteit te meten. De tweede batterij rechts heeft zelfs een eenvoudige meter bestaande uit bolletjes met verschillende densiteit die gaan zinken (batterij leeg) of drijven (batterij geladen). Deze batterij is op ongeveer 2/3 geladen.

De batterij bestaat uit een loden frame waarin loodpasta geperst wordt. Het geheel wordt op zijn plaats gehouden door isolatieplaten (vroeger een soort sterk karton) die de ionen wel doorlaten. De frame wordt in een rechthoekige plastieken behuizing geperst en er wordt zwavelzuur toegevoegd.

Bij het gebruik veranderd de samenstelling van de loodplaten (en dus ook hun dikte). Bij cyclisch gebruik gaan de platen op de duur vervormen. Dit wordt gedeeltelijk vermeden door de isolatieplaten die tegen de platen drukken, maar er komen regelmatig loodfragmenten los die zich op de boden van het element verzamelen, waardoor de capaciteit lager wordt. Het is daarom aangeraden de batterij nooit tot minder dan 80% van zijn capaciteit te ontladen. Batterijen hebben daarom een lege ruimte onderaan ieder element, waarin het poeder zich kan verzamelen zonder kortsluiting tussen de elementen te maken.

De loodbatterijen zijn aangepast aan de belasting. We onderscheiden daarom verschillende types: Startbatterijen die versleten zijn en een lage capaciteit hebben kunnen toch een hoge stroom leveren. Het is dus niet mogelijk de batterijtoestend te controleren bij het starten van de auto. Als het wat kouder wordt, en de motor meer energie vraagt om te starten, dan kan de batterij die plots niet meer leveren.

De batterijen die in warme landen gebruikt worden hebben een lagere zuurconcentratie. Dit vermindert de maximale stroom die de batterij kan leveren, maar zorgt er ook voor dat de batterijen lang genoeg meegaan.

Batterijen voor toepassingen waar hoge eisen aan de batterij gesteld worden (bijvoorbeeld marine-batterijen) hebben ronde elementen in plaats van rechthoekige.

Laadapparaten voor loodbatterijen laden eerst de batterij snel op met een constante stroom (BOOST), totdat de maximale spanning bereikt is (14.4V). Dan zakt automatisch de stroom. Deze spanning wordt een tijd aangehouden (EQUALIZE), totdat de stroom beneden een bepaalde waarde gezakt is, en dan schakelt de lader op een lagere onderhoudsspanning (FLOAT 13.5V). Op regelmatige tijdstippen wordt er overgeschakeld naar de hogere spanning gedurende een korte tijd.

Het voordeel van deze procedure is dat de batterij zo snel mogelijk geladen wordt aan de maximaal toegelaten stroom. Eenmaal de batterij geladen wordt er overgeschakeld op een lagere spanning zodat de batterij niet gaat gassen. Om de lading te behouden wordt er éénmaal per 24 uur gedurende 30 minuten de laadspanning opgevoerd.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren