terminologie - L

 

laadfactor

Geen enkel (elektro)chemisch proces verloopt met 100% efficiency, ook het laden van een accu niet. Dit betekent dat vergeleken met de hoeveelheid uit de accu onttrokken Ampère-uren, er altijd meer teruggeladen dient te worden om de accu "vol" te krijgen. Daarnaast is er bij natte batterijen nog een extra hoeveelheid lading nodig om stratificatie te voorkomen. De verhouding tussen de hoeveelheid geladen Ampère-uren en onttrokken aantal Ampère-uren is de laadfactor. Deze is in het algemeen:
1,10 voor gel en AGM
1,15 - 1,20 voor natte batterijen
en betekent dat er 10 - 20% overlading noodzakelijk is om de accu volledig geladen te krijgen. De 5% extra voor natte batterijen zorgt voor het mengen van het elektrolyt.



laadkarakteristiek
De laadkarakteristiek beschrijft hoe een laadproces is opgebouwd (laadspanning als functie van de laadstroom) en welke grenzen of parameters gebruikt worden. De laadkarakteristieken zijn genormeerd en zijn vastgelegd in onder meer de norm DIN41772. Voor het beschrijven van een laadkarakteristiek wordt gebruik gemaakt van letters die constanten weergeven: U = spanning constant, I = stroom constant, W = weerstand (kan eenvoudig uitgelegd worden als een constant vermogen) en schakelpunten zoals o = overschakelen en a = afschakelen. De laadkarakteristiek wordt weergegeven als een samenstelling van deze letters:
Wa: er wordt met een constant vermogen geladen. De beginstroom en eindlaadstroom zijn een vast percentage van de capaciteit van de batterij. Bij het bereiken van de eindlaadstroom schakelt de lader uit.
WU: er wordt geladen met een constant vermogen totdat een bepaalde spanning bereikt wordt. Dit voorkomt overlading door een te hoge laadspanning.
IU: vergelijkbaar met WU alleen is in het eerste deel de stroom constant.
IUIa: een karakteristiek voor batterijen die cyclisch worden ingezet. Wanneer de stroom tot een ingestelde waarde is gedaald wordt een zekere tijd met een constante stroom doorgeladen. Dit is de

nalaadfase waarin het zuur wordt gemengd om stratificatie te voorkomen. Daarna wordt afgeschakeld.
IUoU: de karakteristiek van een geregelde 3-trapslader. Laden met een constante stroom (bulklading) en vervolgens met een constante spanning (absorptie) om de 100% laadtoestand te bereiken. Daarna wordt overgeschakeld op onderhoudslading (float) zodat door convectiestromen het zuur gemengd wordt.
IUIoU: 4-trapskarakteristiek met nalaadstap

 

 



laadtoestand
De laadtoestand geeft aan hoeveel restcapaciteit een accu nog heeft op een bepaald moment. De laadtoestand is onder meer afhankelijk van de resthoeveelheid positieve- en negatieve actieve massa en daarnaast ook van de hoeveelheid elektrolyt. De lood-zuur accu is het enige elektrochemisch systeem waarbij het elektrolyt tijdens de ontlading verbruikt wordt. Dit heeft als voordeel dat de concentratie zwavelzuur een maat vormt voor de hoeveelheid capaciteit die nog beschikaar is en deze kan met een zuurweger eenvoudig worden bepaald. Ruwweg kan gesteld worden dat het elektrolyt van een 100% geladen accu een zuurdichtheid heeft van 1,280 kg/l. Bij 0% is dit 1,080 kg/l. Het verschil hier tussen kan lineair opgedeeld worden.
Een bijkomstigheid is dat ook de accuspanning van een losgekoppelde accu een maat is voor de laadtoestand:

Vaccu = 6 x (s.g. + 0,84)

Bij een gemeten klemspanning kan hiermee het soortelijk gewicht berekend worden en daarmee de laadtoestand, zie de figuur hieronder (LET OP: DIT IS SLECHTS EEN RICHTLIJN EN GELDT VOOR NIEUWE ACCU'S ONDER IDEALE OMSTANDIGHEDEN).



legering

Lood is het hoofdbestanddeel van een lood-zuuraccu. Zuiver lood is echter alleen te gebruiken voor het prepareren van het actief materiaal. Het is zeer moeilijk te verwerken (gieten) tot roosters en heeft bijna geen mechanische sterkte. Om het lood de juiste mechanische eigenschappen zoals sterkte, corrosiebestendigheid en gietbaarheid te geven wordt het gelegeerd met een aantal metalen. Loodlegeringen kunnen in twee categorieën opgedeeld worden:
Lood-antimoon
Lood-calcium
Legeringsmetaal Antimoon gaat vaak gepaard met Seleen en Arseen en Calcium met Tin. Zie voor de eigenschappen de beschrijving van de afzonderlijke legeringen

 

 



levensduur
Een loodaccu is een slijtageproduct. De levensduur is van een groot aantal (combinaties van) factoren afhankelijk die het functioneren kunnen verlengen, maar ook verkorten. De belangrijkste factoren zijn:
Temperatuur: bij een hoge temperatuur lopen zijreacties zoals gassen (waterverbruik) en corrosie vele malen sneller. Een vuistregel is dat de levensduur van de accu halveert bij elke 10°C temperatuurverhoging boven 20°C.
Diepte van ontlading: bij het ontladen wordt de mechanische structuur van met name het positief actief materiaal zwaar belast. Wanneer dit veelvuldig plaatsvindt wordt de binding tussen de deeltjes zwakker en materiaal valt uit. Resultaat is verlies aan capaciteit. Zo is het aantal cycli dat gemaakt kan worden door de accu bij een ontlaaddiepte van 80% nog maar 10% van het aantal cycli bij 10% ontlaaddiepte.
Onderhoud: met name bij langdurige druppelperiode met een te hoge spanning, of cyclisch gebruik bij een hoge temperatuur wordt water verbruikt. Dit water dient tijdig aangevuld te worden. Gebeurt dit niet dan wordt het zuur dat in de accu zit sterker en sterker en daarmee corrosiever t.a.v. de positieve platen. De platen worden "opgevreten".
Lading: te veel, maar zeker ook te weinig, lading zijn funest voor een goede levensduur van de accu. Een teveel leidt tot hittevorming en overmatig waterverbruik en daardoor corrosie en uitslikken. Een te weinig zorgt voor stratificatie en sulfateren.

In het laboratorium wordt voor de bepaling van "de levensduur" een onderscheid gemaakt tussen start- en semi-tractieaccu's. Startaccu's cycleren relatief ondiep (20% ontlaaddiepte) en de nadruk ligt op startvermogen (Norm EN50342). Semi-tractieaccu's cycleren vele malen dieper (75% EN60254) en krijgen met een laadfactor van 1,25 een behoorlijke hoeveelheid overlading te verduren. Doordat beide levensduurtesten uitgevoerd worden bij 40°C wordt de slijtage versneld.



lood

Atoomnummer 82
Atoommassa 207,2 g.mol -1
Elektronegativiteit volgens Pauling 1,8
Dichtheid 20°C11,34 g.cm-3
Smeltpunt 327 °C
Kookpunt 1755 °C
Vanderwaalstraal 0,154 nm
Ionstraal 0,132 nm (+2) ;
0,084 nm (+4)
Isotopen 4
Elektronen Schil [ Xe ] 4f14 5d10 6s2 6p2
Energie eerste ionisatie 715,4 kJ.mol -1
Energie tweede ionisatie 1450,0 kJ.mol -1
Energie derde ionisatie 3080,7 kJ.mol -1
Energie vierde ionisatie 4082,3 kJ.mol -1
Energie vijfde ionisatie 6608 kJ.mol -1

Lood wordt in de loodaccu gebruikt als materiaal voor de roosters (dragers van- en geleiders voor actief materiaal) in de vorm van hardlood (legering) en als basis voor de actieve massa (zeer zuiver lood ook zachtlood genoemd). De zuiverheid van zachtlood varieert tussen 99,97% voor startaccu's tot 99,999% voor AGM en Gel accu's.



lood-antimoon

Lood-Antimoon is een legering die al zeer lang gebruikt wordt voor het vervaardigen van roosters en celverbinders voor accu's. Het grote voordeel van Antimoon als belangrijkste legeringsmetaal is dat de legering relatief eenvoudig te gieten is en dat de roosters mechanisch zeer sterk en corrosiebestendig worden. Een nadeel is dat Antimoon een katalysator is voor waterverbruik waardoor de accu onderhoud nodig heeft.
De hoeveelheid Antimoon in de legeringen is over de jaren wel steeds minder geworden: van 4% 30 jaar geleden tot 1,6% nu. Door elementen toe te voegen als Seleen en Arseen wordt een zeer fijne kristalstructuur verkregen voor een zeer goede corrosiebestendigheid. Een accu opgebouwd uit laag Antimoon positieve platen samen met Lood-Calcium negatieve platen wordt een hybride genoemd.



lood-calcium

Lood-Calcium is een legering ontwikkeld om het waterverbruik verder te verlagen voor de natte accu's en heeft ook de Valve Regulated recombinatietechnologie van AGM en Gel mogelijk gemaakt. Calcium, in tegenstelling tot Antimoon, is geen katalysator voor waterverbruik. De samenstelling van de Lood-Calciumlegering kijkt met name voor toepassing in roosters voor positieve platen zeer kritisch: een zeer laag Calciumgehalte en relatief veel Tin geeft roosters met een goede corrosiebestendigheid maar zijn een stuk zachter en dus ook moeilijker te verwerken dan roosters van Lood-Antimoon. Een accu opgebouwd uit laag Antimoon positieve platen samen met Lood-Calcium negatieve platen wordt een hybride genoemd.