12-voltsbatteriteknologi

27 / 08 / 2020

Marketing

Helt tilbage til 1859 har blysyrebatteriet været en integreret del af næsten enhver type af motordrevne køretøjer, herunder hybrid- og elektriske køretøjer. Selvom hybrid- og elektriske køretøjer anvender lithium-ion- og nikkel-metal-hybridbatterier til at lagre energi og drive køretøjet, anvendes det pålidelige 12-voltsbatteri stadig til at drive køretøjets elektriske 12-voltssystem.

Her kigger vi nærmere på 12-voltsbatteriteknologien og de fremtidsstrategier, der udforskes i øjeblikket, sammen med tekniske eksperter fra Autodata.

12-voltsblysyrebatteriet har ingen bevægelige dele overhovedet. Det består af seks galvaniske celler, der hver især kan lagre 2,1 volt. Hver celle indeholder en positiv blydioxidbelagt plade og en negativ blyplade adskilt af et gitter samt et isolerende materiale kaldet en separator. Hele strukturen er indkapslet i en hård plastikbeholder fyldt med en væskeopløsning kaldet en elektrolyt bestående af svovlsyre og vand. Når hver celle påvirkes af en ladning på mere end 2,1 volt, udløses en kemisk reaktion inden i batteriet, og det skaber en elektrisk energi, der er klar til brug.

12V battery diagram

1, Galvanisk celle. 2, Positiv blydioxidbelagt plade. 3, Negativ blyplade. 4, Gitter. 5, Separator. 6, Blyplade

Siden opfindelsen af blysyrebatteriet er der ikke sket nogen nævneværdige opgraderinger af designet. Når det er sagt, udviklede man i midt-70’erne “vedligeholdelsesfri” eller “forseglede” blysyrebatterier. Selvom det at kalde batterierne forseglede er lidt af en tilsnigelse, da vedligeholdelsesfri eller forseglede batterier terminologien til trods stadig har sikkerhedsventiler, der frigiver internt tryk i situationer med overopladning eller cellesvigt. Netop af den grund kaldes de også “ventilregulerede blysyrebatterier” (VRLA).

Det, der gør VRLA-batteriet vedligeholdelsesfrit – uden behov for efterfyldning med destilleret vand – er den kemiske reaktion, der sker, når den ilt, der dannes på den positive plade, blandes med den hydrogen, der afgives af den negative plade. Denne syntese imellem de to forbindelser danner vand, der genbruges af batteriet, hvilket gør det vedligeholdelsesfrit.

Så uden at divergere for meget fra kemien i VRLA-batteriet er det samme koncept overført til gelé- og AGM (absorberende glasmåtte)-batterier. Gelé- og AGM-batterier er stadig kategoriseret som forseglede og ventilregulerede batterier; men der er ikke desto mindre signifikante forskelle imellem de to typer. Gelé-batteriets syre er geleret ved hjælp af silika, så det danner en tyktflydende masse, hvorimod AGM-elektrolytten er opsuget i en netagtig separator af fiberglas.

Dette innovative teknologispring medfører mange fordele; begge batterier er praktisk talt vedligeholdelsesfri og modstandsdygtige mod vibration, de er desuden fri for fritflydende væsker, der kan lække, og sikre at placere på steder med begrænset ventilation. Men fordi AGM-batteriet kan opfylde høje krav til strømkapacitet, og det aflader meget langsomt, er det automobilindustriens foretrukne valg, der ofte anvendes i stop-start-generationen af køretøjer.

Her er det værd at bemærke, at køretøjer med batteriovervågningssystemer kræver omkalibrering, hver gang batteriet udskiftes. Batteriovervågningssystemer giver præcise oplysninger om batteristatus og tager samtidig hensyn til effekterne af batteriets ældning. Værdier som strømstyrke og batteridata skal nulstilles ved hjælp af diagnosticeringsudstyr. Hvis dette ikke gøres, kan der ske overladning, hvilket medfører tidligt batterisvigt.

Forsigtighed tilrådes ved brug af eksterne batteriladere, da VRLA-batterier er beregnet til at blive opladet langsomt og ved lav strømstyrke. For at forebygge skader på batteriet bør der anvendes intelligente batteriladere, der automatisk kan regulere spændingen og strømstyrken. Hvis der er nogen som helst tvivl om kompatibilitet og anvendelse, skal du følge producentens anbefalinger.

Fremtiden

Automobilindustriens søgen efter den næste udvikling inden for batteriteknologi fortsætter. Det definitive mål er at opfinde et batteri, der kan lagre store mængder elektrisk energi, og som samtidig kan genoplades fuldstændigt på relativt kort tid. De følgende eksempler giver et hurtigt indblik i nogle af de nye strategier og elementer, der udforskes:

• Fastelementbatterier erstatter elektrolytten i de nuværende batterier med et fast stof for at forøge energimassen. Fordi driftstemperaturerne er lave, reduceres risikoen for brand eller eksplosion. Disse batterier menes at have en længere levetid og regnes også for at være billigere at producere end eksisterende batterier.

• Siliciumbaserede batterier bruger silicium i lithium-ion-batterier. Derved øges ladekapaciteten, hvilket resulterer i et batteri, der holder betydeligt længere imellem opladninger. Silicium er som materiale tilgængeligt i overflod, hvilket også gør dette til en meget holdbar løsning.

• Fluorid-ion-batteriteknologi menes at kunne lagre op til ti gange mere energi sammenlignet med de nuværende lithium-ion-batterier. Men de eksisterende fluorid-ion-batterier fungerer kun ved høje temperaturer, så denne temperaturbegrænsning skal håndteres, inden dette kan blive en realistisk løsning.

På trods af 12-voltsbatteriets høje alder er der stadig plads til forbedring, og fortiden viser os, at vejen til forbedringer kan være en langsom og velovervejet proces. Betydelige fremskridt i fremtidens batteriteknologi er ikke noget, der sker fra den ene dag til den anden, og branchen må forvente, at det er noget, der kommer til at strække sig over mange år eller måske endda årtier.

Autodatas modul vedrørende batteriafbrydelse og -gentilslutning giver teknikerne alle de informationer, de har brug for, til effektivt og succesfuldt at kunne udføre arbejde med vore dages batterier. De får blandt andet diagrammer, der viser placeringerne og fremgangsmåderne ved afbrydelse af batterier; instruktioner i at forberede batteriet på afbrydelse; og en liste over elektriske komponenter, der skal nulstilles, når batteriet er gentilsluttet.