Starzenie się akumulatora samochodowego i jego spadek zdolności do magazynowania prądu są wynikiem kilku kluczowych procesów chemicznych i fizycznych. Akumulator ołowiowo-kwasowy, najczęściej stosowany w samochodach, działa na zasadzie reakcji elektrochemicznych zachodzących między ołowiem, dwutlenkiem ołowiu i kwasem siarkowym. Oto główne procesy, które prowadzą do jego starzenia:
1. Siarczanowanie (sulfacja) płyt ołowiowych
- Siarczanowanie jest jednym z najczęstszych powodów starzenia się akumulatorów. Podczas rozładowywania akumulatora ołów (Pb) i dwutlenek ołowiu (PbO₂) reagują z kwasem siarkowym (H₂SO₄), tworząc siarczan ołowiu (PbSO₄).
- Gdy akumulator pozostaje w stanie rozładowanym przez dłuższy czas, siarczan ołowiu staje się krystaliczny i trudniejszy do usunięcia podczas ładowania. Powoduje to zmniejszenie powierzchni aktywnej płyt i utratę zdolności do magazynowania energii, co prowadzi do mniejszej pojemności akumulatora.
2. Korozja płyt
- Płyty ołowiowe, zwłaszcza dodatnia płyta z dwutlenku ołowiu, ulegają korozji w kontakcie z kwasem siarkowym. W wyniku tej reakcji korozja stopniowo niszczy strukturę płyt, co może prowadzić do ich osłabienia, pęknięcia lub rozpadu.
- Proces ten jest szczególnie przyspieszony w wysokich temperaturach, co sprawia, że akumulatory starzeją się szybciej w cieplejszym klimacie.
3. Straty masy czynnej
- Masa czynna na płytach ołowiowych, odpowiedzialna za przechowywanie i uwalnianie energii, może z czasem ulec degradacji lub odpadać z powierzchni płyt. Wibracje, cykliczne ładowanie i rozładowywanie, a także korozja przyczyniają się do tego procesu.
- Kiedy masa czynna odpada, akumulator traci część swojej zdolności do przechowywania ładunku, co prowadzi do zmniejszenia pojemności i szybszego rozładowywania.
4. Zwarcia między płytami
- Pomiędzy płytami dodatnią a ujemną mogą z czasem pojawiać się osady, które tworzą mostki przewodzące, prowadzące do zwarcia wewnętrznego. Powoduje to utratę napięcia i zdolności akumulatora do przechowywania energii.
- Zwarcia te mogą powstawać na skutek gromadzenia się osadów siarczanowych lub fragmentów masy czynnej na dnie akumulatora.
5. Samorozładowanie
- Akumulatory ołowiowe mają tendencję do powolnego samorozładowywania się, nawet gdy nie są używane. Wraz z wiekiem ten proces się nasila, co prowadzi do szybszego rozładowywania, szczególnie w chłodniejszych warunkach, gdzie aktywność chemiczna jest obniżona.
- Samorozładowanie spowodowane jest reakcjami bocznymi i może przyspieszać przy zanieczyszczeniu elektrolitu.
6. Parowanie i ubytek elektrolitu
- W trakcie eksploatacji, szczególnie podczas ładowania, część wody w kwasie siarkowym może odparować, co powoduje spadek poziomu elektrolitu. W przypadku akumulatorów niewymagających konserwacji proces ten jest minimalizowany, ale mimo to może prowadzić do obniżenia wydajności.
- Niedobór elektrolitu sprawia, że płyty ołowiowe są częściowo odkryte, co przyczynia się do degradacji ich struktury i zmniejszenia zdolności przechowywania energii.
Podsumowanie
Procesy takie jak siarczanowanie, korozja płyt, odpady masy czynnej, zwarcia między płytami i ubytki elektrolitu przyczyniają się do starzenia się akumulatora samochodowego. Choć nieuniknione, starzenie można opóźnić przez regularne doładowywanie akumulatora, unikanie głębokiego rozładowania, oraz stosowanie się do zaleceń producenta dotyczących konserwacji.
