Powód zainteresowania konstrukcją akumulatorów samochodowych wynika z faktu, że pewnego dnia gdy zaczęły się przymrozki, mój samochód dał plamę, to znaczy nie dał się uruchomić, bo padł akumulator. Moja Słoneczko skwitowała awarie samochodu stwierdzeniem, że musze kupić nowy akumulator bo kolejne próby ładowania 6 letniego akumulatora nie przynoszą rezultatów. Na dodatek znalazłem informacje, że stan naładowania akumulatora można bardzo prosto określić za pomocą pomiaru jego napięcia na biegunach. Według fachowców naładowany akumulator ma napięcie w zakresie 12,4 V do 12,8 V. Jeżeli wartość tego parametru jest bliższa tej dolnej granicy, trzeba liczyć się z tym, że następnego poranka akumulator może nie mieć wystarczającej energii do odpalenia silnika. Dzięki stałej kontroli napięcia możemy odpowiednio wcześnie wykryć zbliżające się rozładowanie i podłączyć akumulator do prostownika na noc”. Szczególnie przydatne jest sprawdzenie napięcia akumulatora po weekendzie lub urlopie, podczas których nie korzystaliśmy z samochodu. Co pewien czas warto także kontrolować natężenie postojowe (energia pobierana przez zamknięty i wyłączony samochód, np. w celu podtrzymania pamięci radia i zasilania alarmu), które za niewielkie pieniądze można sprawdzić u każdego elektromechanika. Podwyższona wartość natężenia postojowego jest bowiem jedną z głównych przyczyn rozładowań akumulatora.

   W moim przypadku okazało się że naładowany kilkakrotnie akumulator po dniu parkowania posiada napięcie poniżej 12,4 V co oznaczało, że moje Słoneczko znowu ma racje i trzeba kupić nowy akumulator. Po analizie ofert nowych akumulatorów napaliłem się jak Martens ( stare dobre powiedzenie obowiązujące w socjalizmie, chodzi o piec martenowski) na akumulator Centra Futura Carbon Boost, który ładują się do 1,5 razy szybciej dzięki zastosowaniu opatentowanych dodatków węglowych. Technologię tę odkryto podczas prac rozwojowych nad konstrukcjami AGM (Absorbent Glass Mat), co doprowadziło do polepszenia zdolności przyjmowania ładunku i znaczącego zmniejszenia czasu ładowania. Akumulator Centra Futura Carbon Boost został zaprojektowany, aby sprostać ekstremalnym temperaturom i wymaganiom pojazdów z bogatym wyposażeniem, intensywnie użytkowanym. Centra Futura Carbon Boost ma lepszą zdolność przyjmowania ładunku (ładuje się do 1,5 razy szybciej niż standardowe akumulatory). Często akumulator jest pierwszą przyczyną awarii samochodu. Dzięki szybkiemu ładowaniu akumulator jest naładowany w większym stopniu, co w określonych warunkach użytkowania (niskie temperatury, ruch miejski) przekłada się na wydłużenie żywotności akumulatora.
Na dodatek w materiałach reklamowych widnieje, że Technologia Centra Carbon Boost charakteryzuje się odpornością na zasiarczenie płyt akumulatorowych, które to zjawisko towarzyszy codziennej eksploatacji współczesnych akumulatorów samochodowych. Omawiany problem zasiarczania wynika z faktu, że w wyniku rozładowywania akumulatora nieprzewodzące cząsteczki siarczanów stopniowo pokrywają płyty ujemne, izolując je od elektrolitu. W takiej sytuacji duża ilość energii jest wykorzystywana na rozpuszczenie siarczanów, co obniża efektywność ładowania. Zastosowany wysoko-powierzchniowy węgiel tzw. Active Carbon w akumulatorach Centra Futura Carbon Boost zapewnia doskonałe przewodnictwo, dzięki czemu siarczany rozpuszczają się znacznie szybciej.
Przechodząc do planowanej akcji zakupu akumulatora, ze zdziwieniem dowiedziałem się podczas wizyty w hurtowni akumulatorów, że jeżeli chce mieć kłopot to mogę kupić wybrany akumulator, ale fachowiec mi go nie poleca bo ma smutne doświadczenia i dużo reklamacji. Po namyśle posłuchałem fachowca i kupiłem akumulator Bannera Power Bull, bo znam fachowca od lat i słucham mądrych ludzi. Stąd wniosek patent, patentem, a praktyka weryfikuje opatentowane wyroby.

       Według Wikipedii:  Akumulator kwasowo-ołowiowy –  to rodzaj akumlatora elektrycznego,  opartego na ogniwach galwanicznych  zbudowanych z elektrody  ołowiowej , elektrody z dwutlenku ołowiu  (PbO2)  oraz ok. 37% roztworu wodnego kwasu siarkowego, spełniającego funkcję elektrolitu.   Każde ogniwo składa się z: –anody   wykonanej z metalicznego ołowiu : (−) w trakcie poboru prądu i (+) w trakcie ładowania; –separatora izolującego elektrody między sobą;  –katody wykonanej z PbO2 (+) w trakcie poboru prądu i (−) w trakcie ładowania; –elektrolitu, którym jest ok. 37% wodny roztwór kwasu siarkowego z rozmaitymi dodatkami.   W trakcie poboru prądu z akumulatora, na elektrodach zachodzą następujące reakcje chemiczne.

    Na obu elektrodach w trakcie poboru prądu wydziela się siarczan ołowiu (PbSO4), a w  trakcie  ładowania zachodzą dokładnie  takie same reakcje,  tyle  że  w drugą stronę.    W naładowanym akumulatorze gęstośc elektrolitu wynosi 1,26–1,28 g/cm³ (w akumulatorach stosowanych w klimacie tropikalnym: 1,23 g/cm³). Proces rozładowywania powoduje zmniejszenie stężenia elektrolitu, jego gęstości i poziomu. Kiedy w rozładowanym akumulatorze napięcie na biegunach spadnie do 1,8 V na ogniwo (10,8 V w 12-woltowym akumulatorze samochodowym), a gęstość elektrolitu do 1,18 g/cm³, akumulator należy niezwłocznie naładować. Stan naładowania można i należy mierzyć areometrem (a nie woltomierzem, zwłaszcza bez obciążenia), każda cela osobno. Stan całkowitego rozładowania akumulatora polega na całkowitym przekształceniu obu elektrod w stały siarczan ołowiu i jest odwracalny. Siarczan ołowiu jednak po pewnym czasie przechodzi w stan krystaliczny (elektryczny izolator), powodując tym samym spadek pojemności akumulatora. W takiej sytuacji niemożliwe staje się naładowanie akumulatora, gdyż skrystalizowany siarczan ołowiu nie bierze udziału w procesach chemicznych. W praktyce zapobiega się tzw. zasiarczeniu elektrod stosując specjalną ich konstrukcję, która utrudnia osadzanie się na ich powierzchni nieprzenikalnej warstwy kryształów siarczanu ołowiu. Istnieje też procedura regeneracji (odsiarczania) akumulatorów.

    Pierwszy patent  US7851082 Accumlator with cover having tip-safe feature, Gelbke et al.,Banner GmbH, Data patentu 14.12.2010, przedstawia konstrukcje bezobsługowego akumulatora ołowiowego który posiada dodatkowe zamknięte komory  gazowe przypisane do każdego ogniwa, przy czym każda z tych komór połączona jest z odpowiednim ogniwem za pomocą otworu odpowietrzającego. Przykładowa realizacja przykładu wykonania akumulatora według wynalazku przedstawiona jest na rysunku  gdzie: Fig.1 – pokazuje dolną i górną pokrywę komór odpowietrzających w widoku perspektywicznym; Fig.2 – pokazuje dolną osłonę z FIG. 1 w widoku z góry; Fig.3 – pokazuje zmianę górnej pokrywy w widoku od dołu; Fig.4 – pokazuje przekrój przez pokrywę bloku w obszarze komory ogniwa; Fig.5-8 – pokazuje zmianę  poziomu kwasu we wgłębieniach dolnej pokrywy, jeżeli akumulator jest przechylony w lewo, prawo, do tyłu, do przodu; Fig.9-11 – przedstawia górną pokrywę mającą trzy występy zatyczkowe w przekroju poprzecznym, w widoku z góry oraz w przekroju wewnątrz powiązanego otworu do napełniania; Fig.12-17 –przedstawia wariant z korkiem uszczelniającym w różnych rzutach.

Według   opisu  pokrywa blokowa akumulatora przedstawiona na Fig.1 zawiera dolną pokrywę 1  i górną pokrywę 2, pomiędzy którymi realizuje się komory  gazowe, które mają postać sześciu  wnęk   3, 4, 5, 6, 7, 8, odpowiednio  dla każdej z sześciu sekcji akumulatora.  Otwory 9, 10, 11, 12, 13,14 , w jego  dolnej pokrywie, są  przewidziane do napełniania dla każdej sekcji akumulatora, przy czym dla każdego ogniwa w dolnej pokrywie 1 znajdują się  również wyloty gazu 15, 16, 17, 18, 19, 20, które przypisane są  do odpowiednich wymienionych wnęk 3-8. Wykonane wyloty posiadają  wymiary które zapewniają wypływ kwasy z komór do zagłębień 3-8 w przypadku krótkiego przewrotu lub przechyłu akumulatora. Wyloty gazu 15-20, które są  zilustrowane na Fig.2  w  widoku dolnej pokrywy  1  od  góry, mają przekrój kołowy o średnicy 3mm. Otwory  do napełniania kolejnych komór 9-14 są  uszczelnione za pomocą korków uszczelniających 10, które są wkręcane za pomocą gwintu 22, Fig.4.  Wnęki 3-8 według  Fig.2, zawierają  pierwszy obszar 3.1, 4.1, 5.1, 6.1, 7.1, 8.1 i drugi obszar 3,2, 4,2, 5,2, 6,2, 7,2, 8,2, które są połączone  miedzy sobą za pomocą   pierścieniowych  sekcja  31 pomiędzy korkiem uszczelniającym a ścianą otworu do napełniania 9-14. Sekcja ta  może rozciągać się wokół całego obwodu uszczelniającego korka, tzn. około 360°, jednakże może również rozciągać się tylko wokół  części jego  obwodu.  Zgodnie z opisem Fig.2  wyloty gazu 15-20, które  leżą w pierwszych obszarach 3.1-8.1 wnęk 3-8 są połączone wlotami 32  z obszarem skojarzonego otworu do napełniania 9-14.  Z kolei drugie regiony  3.2-8.2 wnęk 3-8 są połączone przez wylot 33 z obszarem skojarzonego otworu do napełniania 9-14, dzięki  czemu  tworzą  odprowadzenia do centralnego kanału odpowietrzającego 34, który biegnie wzdłuż jednego długiego boku akumulatora, z przeciwległymi końcowymi biegunami 35, 36.  Wnęki 3-8 są podzielone przez ściany 37 na komory, które są zaprojektowane w kształcie labiryntu. Różne projekty labiryntów pokazano na Fig.2, gdzie różne  warianty są  zilustrowany w każdej z sześciu wnęk ze względu na uproszczone przedstawienie. W praktyce ten sam kształt lub symetryczny lustrzany kształt komora w kształcie labiryntu może być  stosowany dla każdej wnęki 3-8.  Podczas pracy akumulatora, gazy oddzielone od kwasu mogą osiągnąć pierwsze obszary 3.1-8.1 wnęk 3-8 przez wyloty gazu 15-20, a stamtąd przez wloty  32 i wyloty 33,  otworów 9-14, przedostają się do drugich rejonów  3.2-8.2, połączonych z  centralnym kanałem  odpowietrzającym 34. W przypadku przechylenia akumulatora, kwas wchodzi do wnęk 3-8 przez wyloty gazu 15-20, a gdy  akumulator odzyskuje swoją normalną pozycję, kwas przepływa z powrotem przez nachylenie powierzchni przepływu wstecznego 38 do wylotów gazu 15-20,  a następnie przez  nie  do odpowiednich  cell  (sekcji) akumulatora. Fig.12-15 przedstawiają przykładową postać uszczelniającego korka 23, który ma łeb 24, pierwszą uszczelkę 25 do uszczelniania względem górnej pokrywy 2, obszar 26 o mniejszej średnicy, drugą uszczelkę 27 do uszczelniania w odniesieniu do dolnej pokrywy 1,  zewnętrzny gwint 28, przy użyciu którego uszczelniający korek 23 może być wkręcony w wewnętrzny gwint 22 otworu napełniania 10. W głowicy korka  24 znajduje się wgłębienie 29 w kształcie krzyża, do którego można włożyć odpowiednie narzędzie, aby wkręcić lub odkręcić korek uszczelniający 23.  W przykładzie wykonania pokazanym na Fig.15, dolna pokrywa 1 i górna pokrywa 2 są zgrzane wzdłuż płaszczyzny podziału 30. Płaszczyzna podziału 30 leży w obszarze  pierścieniowej sekcji  31 utworzonej przez cylindryczny  wpust  26 korka  uszczelniającego.

Reasumując akumulator ołowiowy, posiadający obudowę obejmującą wiele sekcji (cell)  i pokrywę, w tym pokrywę dolną 1  i pokrywę górną  2, pomiędzy którymi realizowana są komory  gazowe do rozdzielania kwasów, które posiadają postać  wnęk 3-8, odpowiadających liczbie sekcji, przy czym  każda z nich ma co najmniej jeden otwór odpowietrzający15-20 oraz  otwór napełniający 9-14 w pokrywie dolnej 1. Wyloty gazu 15-20, które znajdują się każdym  odpowiednim wgłębieniu 3-8 w pewnej odległości od otworu wlewowego 9-14 w dolnej pokrywie 1, są  tak zwymiarowane, że w przypadku krótkiego wywrócenia akumulatora, z komór  akumulatora  nie może wydostać się więcej kwasu niż jest odbierany przez wnękę 3-8, do niej przypisaną. Dodatkowo konstrukcja akumulatora charakteryzuje się tym, że każda wnęka 3-8  zawiera pierwszy obszar 3.1-8.1 i drugi obszar 3.2-8.2, z których każdy jest połączony z przestrzenią  otworu do  napełniania 9- 14, zamkniętym  korkami i uszczelniającymi 23. Korki uszczelniające  23 mają pierwszy  pierścień  uszczelniający 25 w stosunku do pokrywy górnej 2  i drugi pierścień  uszczelniający 27, względem pokrywy dolnej 1,  pomiędzy którymi znajduje się cylindryczna przestrzeń  łącząca wloty 32 i  wyloty 33, które zapewniają, że wnęki 3-8 są podłączone do centralnego kanału odpowietrzającego 34.

Drugi patent  US8765297  Advanced graphite additive for enhanced cycle-life of lead-acid batteries, Exide Technologies, Jagannathan at al. Data patentu: 1.06.2014 zastrzega konstrukcje akumulatorów ołowiowo-kwasowych w których zastosowano  ujemna  pastę aktywną (NAM – negative active material),  zawierającą Advanced Graphite, która ma domieszkę grafitową z mniejszym zakresem uporządkowanych domen węglowych i powierzchnią czynną  większą dziesięciokrotnie  w stosunku do znanych dodatków  grafitowych stosowanych w technice  akumulatorów. Gdy akumulator  cyklicznie przełącza się pomiędzy ładowaniem i rozładowywaniem, efektywność rozpuszczania PbSO4 i konwersji do metalu Pb zmniejsza się z czasem. W wyniku tego ilość PbSO4 wzrasta na powierzchni płytki ujemnej i z czasem tworzy nieprzepuszczalną warstwę PbSO4, ograniczając w ten sposób dostęp elektrolitu do elektrody. Aby zapobiec utracie wydajności w  płytach ujemnych stosuje się chemiczne dodatki (expanders), których zadaniem jest zapobieganie zmianom strukturalnym w materiale elektrody,  oraz zmniejszeniu wzrostu siarczanu ołowiu, a tym samym poprawie wydajności akumulatora.

 Zastosowane expandery posiadają skład mieszaniny sadzy, pochod- nych ligniny (np. lignosiarzanów, lignosulfonianów) i siarczanu baru (BaSO 4). Te ekspandery mogą być wprowadzane na ujemne płytki baterii na kilka sposobów,  w  tym dodawanie poszczególnych składni-ków do mieszanki pasty  lub dodawanie wstępnie zmieszanego preparatu. Sadza jest zwykle dodawana do ujemnego materiału aktywnego (NAM) w celu zwiększenia: przewodnictwa elek-trycznego;  pola czynnej  powie-rzchni NAM; i  zarodkowania kryształów PbSO4. Sadza jest zasadniczo czystym węglowym pierwiastkiem, zwykle w postaci koloidalnych cząstek wytwarzanych w wyniku niepełnego spalania lub rozkładu termicznego gazowych lub ciekłych węglowodorów w kontrolowanych warunkach. Jest to czarny, drobno rozdrobniony granulat  lub proszek. Obecność pochodnych ligniny  pomaga zapobiegać tworzeniu się zaporowej  warstwy PbSO4 na powierzchni ujemnej  elektrody i ułatwia tworzenie porowatej warstwy zbudowanej z indywidualnych kryształów PbSO4. Siarczan baru, który jest izomorficzny z PbSO4, działa jako czynnik zarodkujący i zapewnia równomierny rozkład kryształów PbSO4 w całej objętości masy aktywnej. Zdolność siarczanu baru do działania jako miejsce strącania siarczanu ołowiu wynika z podobnych struktur obu związków. Obojętny siarczan baru zapewnia dużą liczbę miejsc do wytrącania krystalitów siarczanu ołowiu, a tym samym zapobiega ich odkładaniu się jako cienkiej, nieprzepuszczalnej, pasywnej folii PbSO4. Stwierdzono również, że siarczan strontu jest również skutecznym ekspanderem. Z kolei w elektrodach dodatnich akumulatora stosuje się dodatki przewodzące, takie jak BaPbO3 (Barium metaplumbate);  Pb3O4 (czerwony ołów), związki na bazie tytanu (np. Ti4O7, TiSi2, TiO2) i grafit, które zostały  użyte w celu poprawy gęstości mocy i odporności na korozję. Od kilku dekad węgiel jest popularnym dodatkiem do NAM w akumulatorach ołowiowo-kwasowych. Chociaż rola węgla w NAM może być ogólnie niejasna, zidentyfikowano kilka korzystnych efektów. Na przykład, węgiel zarodkuje kryształy PbSO4, dając w wyniku mniejsze kryształy, które mogą być łatwiej rozpuszczone w elektrolicie podczas procesów ładowania. Ogranicza to postęp w procesie zasiarczania płyt ujemnej ( poprzez  tworzenie warstwy PbSO4)  i zwiększa żywotność baterii. Pory węgla  o dużej powierzchni mogą działać jako rezerwuar dla elektrolitu w NAM, zmniejszając tym samym możliwość wysychania płyty. Sadze i węgiel aktywny mają zdolność akceptowania wyższego ładunku z powodu ich wyższych powierzchni i zwiększonej dostępności elektrolitu. Niestety, ze względu na ich porowate struktury, sadze i węgle aktywne mają słabą retencję na wielkość cząstek podczas mieszania pasty. W wyniku tego sadza i węgiel aktywowany często rozpadają się, powodując wypadanie węgla z płytki w pewnym okresie czasu, co powoduje zrzucanie materiału aktywnego z kratek.

Istotą wynalazku jest zastosowanie grafitowego węgla o większym stopniu wadliwych miejsc w regularnych warstwach grafenu. Mniejsza regularność warstw grafitowych daje grafit o korzystnej powierzchni około 300 m2/g, w porównaniu do typowych powierzchni grafitu, które wynoszą między 10 a 30 m2/g. Oznacza to, że dodatek do NAM na bazie węgla może być materiałem grafitowym mającym powierzchnię właściwą w przybliżeniu 250 do 350 m2/g i można go mieszać z ujemną, suchą, nieformowaną pastą mającą powierzchnię większą niż 3 m2/g. Stężenie dodatku na bazie węgla w stosunku do pasty może wynosić około 2 do 3% wagowych. W alternatywnych przykładach wykonania, dodatek na bazie węgla może być nieuporządkowanym dodatkiem węglowym (obejmującym, na przykład, Advanced Graphite) w ujemnym materiale aktywnym o krystaliczności 60% lub niższej,  początkowej temperaturze rozpadu 650°C, lub niżej i  zakresie  temperatury rozkładu co najmniej 170°C lub więcej. Ze względów na specyfikę załączonych rysunków, które są czytelne jedynie dla wąskiej grupy fachowców  z  tej branży, proponuje omówić tylko  przykładowe konstrukcje akumulatora  wykorzystujące pastę  NAM  z dodatkiem Advance Carbon, załączone na rysunku Fig.6,7,8.  Zgodnie z rysunkiem Fig.6, który  jest schematem  złożeniowym przykładowego pryzmatycznego akumulatora  kwasowo-ołowiowego zrealizowanego według omawianego  wynalazku, akumulator  600 wykonany z zastosowaniem pasty z dodatkiem  Advance Carbon,  składa się z dolnej obudowy 610 i pokrywy 616. Wnęka utworzona przez dolną obudowę 610 i wieczko 616 mieści szereg płyt, które wspólnie tworzą pozytywne opakowanie płyt 612 (to jest elektroda dodatnia) i pakiet ujemnej płyty 614 (to jest elektroda ujemna). Elektrody dodatnie i ujemne zanurzone są w kąpieli elektrolitycznej wewnątrz obudowy. Płytki elektrod są izolowane od siebie za pomocą porowatego separatora 606, którego główną rolą jest wyeliminowanie wszelkiego kontaktu między płytami dodatnimi 604 i płytkami ujemnymi 608, utrzymując je w minimalnej odległości od siebie. Każda  anodowa paczka płyt 612 i zestaw płyt katodowych 614 mają elektrycznie łączący pręt przemieszczający się prostopadle do kierunku płytki, który powoduje, że wszystkie dodatnie i ujemne płyty są połączone elektrycznie,  zwykle za pomocą wypustu na każdej płytce. Elektrycznie połączony z każdym prętem łączącym jest słupek łączący lub końcówka (to jest, dodatnia 620 i ujemna słupka 618). Pastę Advanced Carbon według niniejszego opisu można wtłaczać w otwory kratowych płytek 602, które, w niektórych przykładach wykonania, mogą być nieco zwężane z każdej strony dla lepszego utrzymania pasty. Chociaż przedstawiono pryzmatyczną baterię kwasowo-ołowiową AGM  (Absorbent Glass Mat), dodatek Advance Carbon można stosować z dowolną baterią kwasowo-ołowiową, w tym na przykład z zalanymi/mokrymi komórkami i/lub komórkami żelowymi. Jak pokazano na Fig.7, kształt baterii nie musi być pryzmatyczny, może być cylindryczny w postaci szeregu cylindrycznych komórek rozmieszczonych w różnych konfiguracjach (na przykład sześciu-pak lub sześciu-pak z off-set). Pastę węglową można następnie nakładać na siatkę ze stopu  ołowiu, która może być utwardzana w wysokiej temperaturze i wilgotności. W cylindrycznych komórkach, płytki dodatnie i ujemne są walcowane z separatorem wklejanym  do spiralnych komórek przed utwardzaniem. Po utwardzeniu płyty są następnie suszone w wyższej temperaturze i montowane w obudowie baterii. Odpowiedni kwas grawitacyjny może być użyty do napełnienia obudowy akumulatora. Baterie są następnie formowane przy użyciu zoptymalizowanego procesu tworzenia akumulatorów węglowych. Proces formowania może obejmować, na przykład, serię etapów ładowania prądem stałym lub stałym, wykonywanych na akumulatorze po napełnieniu kwasem, w celu przekształcenia tlenku ołowiu w tlenek ołowiu w dodatniej płycie i tlenku ołowiu w metaliczny przewód w płycie ujemnej. Zasadniczo, ujemne płytki zawierające węgiel mają niższy materiał aktywny (tlenek ołowiu) w porównaniu z płytkami kontrolnymi. Z kolei Fig.7 ilustruje zwiniętą spiralnie baterię ołowiowo-kwasową 700, która może być używana z pastą Advance Carbon. Podobnie jak w pryzmatycznej baterii kwasowo-ołowiowej 600, nawinięta spiralnie bateria kwasowo-ołowiowa 700 składa się z dolnej obudowy 710  i  wieczka 716. Wnęka utworzona przez dolną obudowę 710 i wieczko 716 mieści jedną lub więcej ściśle ściśniętych komórek 702. Każda ściśle ściśnięta komórka 702 ma arkusz 704 elektrody dodatniej, arkusz 708 elektrody ujemnej i separator 706 (np.: separator z chłonnej maty szklanej). Akumulatory AGM wykorzystują cienkie, gąbczaste, absorpcyjne separatory maty szklanej 706, które pochłaniają wszystkie elektrolity w płynie podczas izolowania arkuszy elektrod. Pastę zawierającą węgiel można wytworzyć o optymalnej lepkości (260-310 gramów/cal sześcienny) i penetracji (38-50). Pastę węglową można następnie nakładać na siatkę ze stopu ołowiu, która może być utwardzana w wysokiej temperaturze i wilgotności. W cylindrycznych komórkach, płytki dodatnie i ujemne są walcowane z separatorem wklejanym  do spiralnych komórek przed utwardzaniem. Po utwardzeniu płyty są następnie suszone w wyższej temperaturze i montowane w obudowie baterii. Odpowiedni kwas jest następnie użyty do napełnienia obudowy akumulatora. Baterie są następnie formowane przy użyciu zoptymalizowanego procesu tworzenia akumulatorów węglowych. Fig.8 jest schematem blokowym pokazującym sposób przygotowania pasty Advance Graphite i nałożenia jej na elektrodę baterii. Aby utworzyć pastę, składniki pasty (np. Advanced Graphite, grafit, sadzę, pochodne ligniny, BaSO 4, H2SO4, H2O itp.) Miesza się aż do osiągnięcia żądanej gęstości (np. 4,0 do 4,3 g/cm3). ) jest zdeterminowany. Pastę zawierającą węgiel można wytworzyć przez dodanie do mieszalnika tlenku ołowiu, jednego lub więcej rozprężaczy węglowych i polimerycznych włókien, mieszanie materiałów przez 5-10 minut za pomocą mieszalnika łopatkowego (800). Pasta węglowa (np.: zawierająca Advance Graphite) będzie korzystnie zawierała 0,5-6% dodatku na bazie węgla wagowo, przy bardziej korzystnym zakresie około 1-4% lub 1-3%. Jednakże najkorzystniejsza pasta węglowa zawiera około 2-3% wagowych dodatku na bazie węgla.

     Przechodząc na nasze podwórko należy odnotować szereg patentów z zakresu akumulatorów  ołowiowo-kwasowych wyposażonych w co najmniej jedna elektrodę  na bazie porowatej przewodzącej prąd matryce węglowej. Przedmiotem wynalazku PL211918B1 Kolektor prądu elektrod akumulatora ołowiowo-kwasowego oraz akumulator ołowiowo-kwasowy, INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ, Andrzej Czerwiński et al. , Data patentu: 31.07.2012, jest kolektor prądu elektrod akumulatora ołowiowo-kwasowego zawierający przewodzący porowaty węgiel, stanowiący podłoże, pokryty co najmniej częściowo warstwą ołowiu oraz wyprowadzenie elektryczne, w którym wyprowadzenie elektryczne stanowi co najmniej jeden lub więcej pasków  metalicznego ołowiu przewleczonych odpowiednio przez co najmniej jeden lub przez więcej otworów  znajdujących się przy krawędzi wzdłuż jednego z boków podłoża  z przewodzącego porowatego węgla i połączonych w jeden przewód wyprowadzający.

Na załączonych rysunkach: Fig.1 pokazuje przykładowy kolektor z wyprowadzeniem otrzymanym sposobem według wynalazku w widoku ogólnym, przy czym dla jasności rysunku ograniczono się do elementu z jednym złączem pasek/podłoże; Fig.2a przedstawia przykładowy kolektor w przekroju poprzecznym w miejscu złącza, w którym powierzchnia porowatego przewodzącego węgla jest pokryta warstwą ołowiu wraz ze złączem pasek/ podłoże; Fig.2b przedstawia przykładowy kolektor w przekroju poprzecznym w miejscu złącza, w którym powierzchnia porowatego przewodzącego węgla jest pokryta warstwą ołowiu. Złącze pasek/podłoże nie jest pokryte ołowiem; Fig.3 a przedstawia wykres rozładowania w dziesiątym cyklu pracy elektrody ujemnej akumulatora ołowiowo-kwasowego zawierającej kolektor według wynalazku, zanurzonej przez 7 dni w 38% H2SO4. Czas rozładowania 16 godzin, prąd rozładowania 100mA, pojemność 1,61 Ah (92% nominału). Fig.3b przedstawia pracę cykliczną elektrody ujemnej akumulatora w 38% H2SO4 zawierającej kolektor według wynalazku. Na rysunku przedstawione są 3 cykle rozładowania rozdzielane cyklami ładowania. Fig.4 przedstawia zależność pojemności akumulatora zawierającego elektrodę ujemną z kolektorem według wynalazku oraz elektrodę dodatnią z kolektorem klasycznym wykonanym z kratki ze stopu ołowiu. Prąd rozładowania 190mA. Prąd ładowania 190mA do granicy 2,4 V i kolejno 190mA przez 150min.

Wynalazek dotyczy  akumulatora ołowiowo-kwasowego posiadającego co najmniej jedno ogniwo wyposażone w środki powodujące przepływ prądu oraz elektrodę ujemną i dodatnią z których co najmniej jedna ma kolektor z przewodzącego porowatego węgla pokrytego w całości lub w części warstwą ołowiu, będący podłożem 1 masy czynnej elektrody, przy czym kolektor ten jest wyposażony w wyprowadzenie elektryczne, które stanowi co najmniej jeden lub więcej pasków 2 metalicznego ołowiu przewleczonych odpowiednio przez co najmniej jeden lub przez więcej otworów 3 znajdujących się przy krawędzi wzdłuż jednego z boków podłoża 1 z przewodzącego porowatego węgla i połączonych w jeden przewód wyprowadzający, a na i wokół złącza pasek/podłoże znajduje się warstwa spoiny 5 z żywicy epoksydowej. W korzystnym przykładzie wykonania akumulatora masa czynna elektrody ujemnej z ołowiu jest osadzona na kolektorze według wynalazku opisanym powyżej. Druga elektroda z PbO2 może mieć kolektor wykonany z kratki ołowianej. Do środków powodujących przepływ prądu należą znane środki, które (oprócz kolektorów i elektrycznych kontaktów) obejmują elektrolit i przegrody stosowane w standardowych akumulatorach kwasowych. Elektrolitem może być kwas siarkowy lub przewodzące żele.

WNIOSKI

Do celów diagnostyki akumulatorów definiuje się szereg obliczeniowych parametrów, z których najważniejsze to:  stan naładowania (ang. state-of-charge SOC) – określa procentową ilość energii zgromadzonej w akumulatorze w stosunku do rzeczywistej pojemności całkowitej lub do pojemności nominalnej;  stan zużycia (ang. state-of-health SOH) – określa stopień wyeksploatowania akumulatora, wiąże się z tym spadek faktycznej pojemności danego akumulatora, w stosunku do nowego akumulatora (pojemności nominalnej). W praktyce SOC można określać między innymi  poprzez  pomiar rezystancji wewnętrznej (stałoprądowy), tzn.: prostą metodą polegającą na pomiarze spadku napięcia akumulatora obciążonego określonym prądem względem akumulatora nie obciążonego. Natomiast do określenia stanu zużycia  akumulatora SOH niezbędny jest pomiar co najmniej trzech parametrów:  napięcia akumulatora,  prądu pobieranego/wydawanego przez akumulator,  temperatury akumulatora.

Podstawowym parametrem określającym stan naładowania jest  napięcia akumulatora na podstawie  którego szacuje się stopień naładowania akumulatora. Pomiar taki daje jednak wiarygodne wyniki jeśli wykonany jest na nieobciążonym akumulatorze, po określonym czasie od zakończenia ładowania. Jednakże nie można na tej podstawie określić faktycznej pojemności. Pomiar napięcia na akumulatorze podłączonym do instalacji pozwala również  nadzorować napięcie ładowania, które powinno mieścić się w ściśle określonym zakresie. Zarówno za niskie jak i za wysokie napięcie ładowania może doprowadzić do uszkodzenia lub znaczącej utraty pojemności, a co za tym idzie, skrócenie żywotności akumulatora.

W praktyce w  samochodach o napędzie hybrydowym oraz w najbardziej technicznie zaawansowa­nych pojazdach z silnikiem spalinowym wprowadzono czujniki stanu naładowania akumulatora. Są one montowane na klemie ujemnej (-) akumulatora (zazwyczaj pełnią wtedy jednocześnie funkcję sterownika systemu zarządzania akumulatorem, czyli energią), Bardzo precyzyjnie mierzą wartość napięcia akumulatora, natężenie pobieranego prądu oraz temperaturę otoczenia. Na podstawie tych parametrów określany jest między in­nymi stopień naładowania akumulatora. Czasami pomiar napięcia akumulatora wykonuje się na zacisku dodatnim (+) akumulatora, a pomiar prądu i temperatury  w sterowniku systemu zarządzania akumulatorem (energią).

Sterownik systemu zarządzania energią za pośrednictwem magistrali CAN (Controller Area Network) lub LIN (Local Interconnect Network) otrzymuje dane z innych czujników (np. czujnika temperatury silnika, temperatury oto­czenia, prędkości obrotowej walu korbowego silnika oraz informacje o czasie postoju sa­mochodu. Na podstawie tych i innych danych system zarządzania akumulatorem (energią): – steruje momentem i wartością obciążenia alternatora (czasowe opóźnianie załączania alternatora do pracy, np. podczas rozruchu silnika, ograniczanie energii wytwarzanej przez alternator przez obniżenie jego napięcia czy ograniczanie pobieranej mocy lub wyłączanie niektórych odbiorników energii, np. ogrzewania szyby tylnej i przedniej oraz podgrzewania foteli podczas przyspieszania pojazdu, w celu zmniejszenia zu­życia paliwa); – ogranicza stopień rozładowania akumulatora, aby nie był  on niższy niż założona wartość graniczna (progowa), poniżej której rozruch silnika jest niemożliwy, w tym celu przy spadku stopnia naładowania akumulatora poniżej określonych progów system wyłącza niektóre odbiorniki energii (w pierwszej kolejności systemy informacji i rozrywki, w dal­szej — niektóre odbiorniki układu komfortu); – pełni funkcje diagnostyczne.

Przechodząc do aktualnych spraw eksploatacyjnych kupionego  nowego akumulatora Bannera Power Bull  mogę stwierdzić, że moje doświadczenia w zakresie rozwoju innowacyjności w przemyśle pozwalają na stwierdzenie, że do sukcesu w danej dziedzinie produkcji  urządzeń niezbędne jest spełnienie trzech podstawowych warunków:

–  zdobycie patentów na produkowane, urządzenia;

– opracowanie technologii produkcji pod katem optymalizacji kosztów oraz zapewnienia automatyzacji procesu produkcyjnego,  w celu zapewnienia powtarzalności parametrów urządzeń;

– optymalizacja technologii produkcji w celu zwiększenia niezawodności urządzeń oraz przystosowania ich do procesu naprawy i modernizacji.

W tym konkretnym przypadku pierwszy warunek jest spełnione ale producent Centra-Futura nie zapewnia powtarzalności deklarowanych parametrów  akumulatora w seryjnej produkcji. Przyczyny mogą być różne więc trudno wyrokować na ten temat, ale stwierdzenie sprzedawcy, Pana Włodka, że akumulatory tej marki sprawowały się dobrze gdy produkowane były w Poznaniu, a  nie  w  Hiszpanii,  daje dużo do myślenia.

Osobiście również  znam twórcę, który swoje dokonania techniczne kończył na etapie prototypu lub aplikacji patentowej. Kolejne etapy wdrażania pomysłu do realizacji  pozostawały na papierze, co mogłoby świadczyć  o braku wiedzy na temat zasad procesów produkcyjnych obowiązujących we współczesnej technice. Niestety takie fantazyjne podejście  do praktyki produkcyjnej   zakończone zostało likwidacją komórki naukowo badawczej,  na skutek braku wyobraźni  oraz instynktu samozachowawczego,  który sprowadziłby niedouczonego twórcę na ziemie w kwestii zasad obowiązujących w współczesnym świecie techniki.

Praktyczny test akumulatora podczas pracy pod obciażeniem – sprawdzenie stanu napiecia akumulatora ilustruje film:  https://www.youtube.com/watch?v=3iERvCXCEKI

Na zakończenie polecam również  materiał filmowy – jak zmierzyć pobór prądu akumulatora na postoju bez rozłączania akumulatora, który nie powinien przekraczać 50mA.?    https://www.youtube.com/watch?v=YaTKOQSGs2Y