Loodbatterijen

Er bestaan verschillende soorten loodbatterijen. Ze gebruiken allemaal dezelfde technologie (loden platen in zwavelzuur) en hebben grotendeels dezelfde eigenschappen (celspanning, ontlaadcurve,...), maar ze verschillen in de praktische uitvoering. De basisinformatie loodbatterijen staat hier.

Flooded batterijen

Dergelijke batterijen worden als startbatterij in voertuigen gebruikt, maar ook in caravans waar ze stroom leveren als de motor niet draait. In meer dan 100 jaar tijd zijn deze batterijen nauwelijks aangepast, zie figuur rechts.

Dit zijn goedkope accus met een relatief hoge capaciteit en ontlaadstroom. Ze kunnen maar beperkt ontladen worden: bij het ontladen worden de sulfaat-ionen in de platen opgenomen, waardoor de platen gaan opzwellen. Door het laden en ontladen kont er uiteindelijk plaatmateriaal vrij, die zich onderaan de accu verzamelt en niet meer aan de reakties deelneemt, met als gevolg dat de capaciteit lager wordt. Bij het snelladen komt er zuurstofgas en waterstofgas vrij, zodat de hoeveelheid water in de accu zakt. Ook hogere temperaturen kunnen voor verdamping van het water zorgen. Regelmatig moet het waterpeil gecontroleerd worden, behalve bij onderhoudsvrije accus waarbij de gassen gecombineerd worden.

De flooded loodbatterijen zijn aangepast aan de belasting. We onderscheiden daarom verschillende types:

• Tractiebatterijen moeten een hoge capaciteit hebben. Ze hebben dus een aantal dikke platen, vaak dikker dan 5mm (de capaciteit van de batterij wordt bepaald door de hoeveelheid loodpasta). Tractiebatterijen hebben vaak een aangepaste plaatsamenstelling om een diepe ontlading toe te laten zonder beschadiging.

  Zelfs tractiebatterijen worden best niet volledig ontladen (niet de volledige batterijcapaciteit gebruiken) en de batterijen moeten zo snel mogelijk na gebruik opnieuw opgeladen worden.

  

• Startbatterijen die een zeer hoge stroom moeten kunnen leveren hebben veel dunne platen, vaak 2.5mm of dunner (zodat de oppervlakte en dus het contact met het zuur maximaal is). Er zijn meer isolatoren nodig, waardoor de hoeveelheid aktieve massa lager is (en dus ook de capaciteit).

  Vanwege hun dunne platen zijn deze batterijen niet geschikt voor cyclisch gebruik (sterke ontlading): ze verliezen meer capaciteit per laad/ontlaadcyclus.

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. De zuurconcentratie bepaalt immers hoe snel de platen aangetast worden, en die aantasting gebeurt sneller bij een verhoogde temperatuur

Gelbatterijen

Gelaccus
Het zwavelzuur wordt hier gebonden tot een gel. De accus kunnen sterker ontladen worden maar de ontlaadstroom is lager. Het is niet mogelijk water toe te voegen aan de accu. De levensduur van een accu ligt hoger dan een flooded accu. Deze accus worden vaak in noodvoedingen gebruikt. Terwijl de levensduur van een startaccu (met vloeibaar electroliet) beperkt is tot 4 à 5 jaar, kan een gelaccu tot 8 jaar meegaan.

AGM accus
Dit zijn accus waarbij de scheidingsplaten bestaan uit een dunne glasvezelplaat (een soort vlies, soms worden dergelijke accus ook vliesaccus genoemd). De glasvezelplaat is zeer dun, waardoor de gassen die ontstaan beter opnieuw gecombineerd kunnen worden tot water. Het zuur wordt aan het glas gebonden: dit zijn dus ook accus zonder vloeibaar electroliet. Deze accus worden gebruikt in meer kritische toepassingen (batterijen voor marine-toepassingen en voertuigen met START/STOP funktie). De levensduur van een AGM accu is niet beter dan die van een gelaccu, maar de accus kunnen in minder gunstige toepassingen gebruikt worden. In toepassingen waar de accus zeer sterk ontladen kunnen worden, moeten de accus toch om de drie jaar vervangen worden (militaire toepassingen).

Batterijen voor toepassingen waar hoge eisen aan de batterij gesteld worden (bijvoorbeeld marine-batterijen) hebben cylindrische elementen in plaats van rechthoekige ("prismatische"). Deze batterijen moeten niet enkel de hoofdmotor kunnen starten, maar moeten ook diep ontladen kunnen worden (cyclische toepassingen).

Het materiaal van de electroden wordt beter op zijn plaats vastgehouden in vergelijking met rechthoekige cellen. De cylindervormige cellen zetten de platen onder druk zodat er geen plaatmateriaal kan loskomen.

Om beschadiging van de electrodes tegen te gaan wordt de hoeveelheid zuur tot een minimum beperkt, maar dat betekent ook dat de waterverliezen absoluut vermeden moeten worden. De elementen zijn onder druk voor de gasvormige componenten (waterdamp, zuurstof en waterstof), waardoor er minder verlies is aan electroliet door verdamping of electrolyse.

Dit zijn de beste loodbatterijen voor veeleisende toepassingen, waar ze tot tweemaal langer meegaan dan klassieke gelbatterijen. Voor minder moeilijke toepassingen (noodvoeding waarbij de batterij permanent in "floated charge" staat) kan de meerkost van een batterij met cylindrische cellen niet gerecupereerd worden door een langere levensduur.

In de praktijk zijn er geen noemenswaardige verschillen tussen gelaccus en AGM accus. Eigenlijk is de tijd van de loodaccu gepasseerd en bestaan er veel betere oplossingen zoals de lithium-ijzer-fosfaat batterijen die de meeste loodaccus kunnen vervangen. Deze batterijen kunnen geen hoge stroom leveren, de stroom is meestal beperkt tot 1C (dus 20A voor een accu van 20Ah). De beperking komt door de transistoren in de BMS, niet door de accu's zelf, die wel een hoge stroom kunnen leveren. Een aantal LFP accus kan een hogere stroom leveren dan de limiet van 1C.

Accus voor UPS

Noodvoedingen trekken de batterijen zeer snel leeg, doorgaans is de autonomie van een noodvoeding beperkt tot 15 minuten. Dat wilt dus zeggen dat de accu een zeer sterke stroom moet kunnen leveren, 28A voor een accu van 7Ah.

De accu rechts wordt in 5 minuten ontladen, wat overeenkomt met een stroom van 20A. De batterijcapaciteit bedraagt 1.6Ah, de stroom is dus 12.5C. Verhoudingsgewijs is dit dezelfde intensiteit als een startaccu van een auto. Deze accu's hebben dan ook een specifieke constructie zoals startbatterijen.

Niet alle accu's kunnen een dergelijke stroom leveren: bij het vervangen van de accu's moet men specifiek uitkijken voor accu's met de vermelding "UPS", een aanduiding van de maximale stroom of een accu waarbij een ontlaadtijd vermeld staat, zoals hier: ontladen in 15 minuten tot een spanning van 1.67V per cel (dus 10V voor een accu van 12V).