Accu
Loodaccu
De loodaccumulator is een oplaadbare galvanische cel. Hij is in 1859 uitgevonden door de Franse natuurkundige Gaston Planté, en is een van de oudste accutypes. Tegenwoordig is de loodaccu het meest gebruikte type startaccu in auto's.
In ontladen toestand bestaan beide elektroden uit lood(II)sulfaat. Het elektrolyt verandert dan in water, waardoor ontladen loodaccu's bevriezingsschade kunnen ondervinden. Er wordt geadviseerd loodaccu's opgeladen te houden om dit te voorkomen.
Specificaties
| Energie/massa | 30-40 Wh/kg |
| Energie/inhoud | ~80 Wh/l |
| Vermogen/massa | 180 W/kg |
| Laad/ontlaadefficiëntie | 50-92 % |
| Energie/consumentenprijs | 4,5 Wh/€ |
| Zelfontlading | 3-20 %/maand |
| Levensduur | 12-120 maanden |
| Aantal laadcycli | 600-800 |
| Bronspanning | 2,105 V |
| Laadtemperatuur | 25 °C |
Kenmerken
Voordelen van loodaccu's, vergeleken met andere typen accu's, zijn:
- Grote eenvoud: het elektrochemische systeem bestaat slechts uit water, zwavelzuur en lood.
- Ze kunnen een hoge stroomsterkte (elektrische stroom) leveren, bijvoorbeeld voor startmotoren van auto's.
- Relatief hoog vermogen per massa-eenheid.
- Relatief goedkoop.
- Gemakkelijk te recyclen. Er zijn geen ingewikkelde scheidingsprocessen nodig.
- De hoge spanning van ruim 2,0 volt per cel (hoger dan zink-kool, maar lager dan lithium-ion).
- Groot temperatuurbereik van -20..50°C tijdens laden en ontladen.
Nadelen:
- Lage energie per massa-eenheid, in de orde van 108 kJ/kg (30 Wh/kg).
- Omdat de cellen in de meeste accu's een vloeibaar elektrolyt hebben, ontstaat bij overladen knalgas, een explosief mengsel van zuurstof en waterstof.
- De zeer corrosieve werking van zwavelzuur.
- Het hoge gewicht. Lood is een van de zwaarste metalen.
- De giftigheid van lood; zo mogen de accu's nooit als regulier afval worden verwerkt en dienen de accu's altijd gerecycled te worden.
Bijna alle hedendaagse auto's gebruiken loodaccu's voor de startmotor. Ook worden ze bijvoorbeeld gebruikt voor aandrijving in vorkheftrucks, waar het hoge gewicht (al gauw 1500 kg) nuttig gebruikt wordt als stabiel contragewicht.
12-Volts accu's bestaan uit zes cellen in serie, met elk een nominale spanning van 2,1 volt. Zo'n samenstelling van accu's noemt men als regel een accubatterij. Enkele kenmerken:
| Bronspanning bij volledig geladen | 13,0 V |
| Einde van ontladen | 11,8 V |
| Laden met | 13,8-14,4 V |
| Spanning waarbij water ontleedt in waterstof en zuurstof | 14,4 V |
| Bij continu laden | maximaal met 13,8 V |
| Na volledig opgeladen te zijn zakt de bronspanning snel tot 13,2 V en dan langzaam tot 12,6 V. | |
Accupolen
De accupolen zijn van lood en de PLUS-pool is dikker dan de MIN-pool bij ronde polen.
Let op bij vervanging dat de + en - op dezelfde plaats zitten.
Zwavelzuur
Zwavelzuur is een sterk corrosief zuur dat alles weg vreet. Zuren kun je met natronloog neutraliseren en een teveel weer met azijn neutraliseren. Hierna kan men met water de boel naspoelen. Zuurresten zo snel mogelijk verwijderen.
Bij scheuren in de behuizing de accu vervangen en de accu houder schoonmaken van roest en opnieuw verven.
Slaat het koper van de plus-kabel groen uit dan moet deze kabel mogelijk vevangen worden. Dit gelt ook voor de massakabel. Zwarte kleur is koper-oxide welke geen probleem is.
Typen loodaccu's
Er worden de volgende typen loodaccu's onderscheiden, afhankelijk van het beoogde gebruik en daarmee de bouw van de accu:
- Startaccu's: deze kunnen korte tijd hoge stroom leveren. Autoaccu's zijn startaccu's. Aanbevolen wordt om een startaccu niet verder dan 20% te ontladen. In auto's met een verbrandingsmotor wordt daaraan voldaan: na de hoge stroom om de automotor te starten wordt de accu snel weer opgeladen. Startaccu's hebben relatief veel en dunne loden platen. De capaciteit van een startaccu gaat sterk achteruit door sterk ontladen en weer laden, ten gevolg van sulfatering. Bij sulfatering ontstaat een harde, onoplosbare laag op de elektroden, die niet elektrisch geleidend is. Dit type accu's is de goedkoopste soort.
- Stationaire accu's of semi-tractie accu's: leveren een lagere stroom dan startaccu's, maar kunnen dieper ontladen worden, tot 50%. Deze accu's zijn beter tegen sulfatering bestand dan startaccu's.
- (vol-)tractie-accu's: kunnen tot 80% ontladen worden, en hebben een langere levensduur (uitgedrukt in ontlaad-laad-cycli) dan stationaire accu's. Echter, vol-tractie accu's zijn aanmerkelijk duurder dan stationaire accu's.
Naast de "gewone" natte-elektrolyt accu's bestaan er ook gel-accu's. Deze bevatten een elektrolyt in gel-vorm, en zijn daarmee ook in gekantelde toestand bruikbaar. Deze kunnen langdurig diep ontladen worden, tot 80%, en weer snel geladen worden.
Bij een geavanceerde lood-koolstofaccu (ALC=advanced lead-carbon) is aan de negatieve plaat (kathode) van de loodaccu koolstof toegevoegd, waardoor er als het ware een asymmetrische supercondensator ontstaat, waardoor deze loodaccu verbeterde laad- en ontlaadprestaties heeft gekregen.