Tosiasioita akuista

Lyijyakun keksi ranskalainen Gaston Planté 1859. Se oli ensimmäinen uudelleen ladattava sähkölähde.

Akkuun ei varastoidu sähköä sähkönä, vaan ladattaessa muuttuu akun kemiallinen rakenne siten, että se kykenee tuottamaan sähkövirtaa. Virtaa tulee, kunnes akun kemiallinen rakenne on taas palautunut varauksettomaan tilaan (ks. Lyijyakun kemiaa).

Anodi muodostuu lyijydioksidista. Katodi on puhdasta lyijyä. Ne ovat elektrolyyttinesteessä, joka on rikkihappoa ja vettä. Sähköjännite syntyy, kun vapaat elektronit pääsevät kiertämään negatiiviselta navalta positiiviselle navalle akkuun kytketyn sähkölaitteen tai sähköjohdon kautta. Tällöin rikkihappo reagoi elektrodeilla olevan lyijyn ja lyijydioksidin kanssa ja molemmilla elektrodeilla muodostuu lyijysulfaattia. Tämän seurauksena hapon pitoisuus laskee. Asian voi havaita nesteen ominaispainon mittaamalla, sillä happo on raskaampaa kuin vesi.

Tyhjäksi puretun akun levyt ovat suurelta osin lyijysulfaattia, joka on tehokas eriste. Normaalisti sulfaatin seassa on johtavia lyijy- tai lyijydioksidikiteitä. Pidempään säilytettynä sulfaattikiteet järjestäytyvät isoiksi rakeiksi. Tässä tilanteessa virta ei enää kulkeudu sulfaattiin eikä akku enää ota latausta vastaan (katso sulfatoituminen). Ladattaessa prosessi toimii päinvastaiseen suuntaan ja lyijysulfaatti hajoaa muodostaen kennon nesteeseen rikkihappoa ja levyille lyijyoksidia sekä lyijyä.

Tyhjä akku voi jäätyä pakkasella, koska puretun lyijyakun elektrolyytti on lähes pelkkää vettä. Jäätymisvaara on suurempi käyttämättömänä olleessa akussa, koska elektrolyyttinesteen happo painavampana kerääntyy akun alaosaan ja yläosaan jää laimeampaa ja jäätymisherkempää liuosta.

Hyytelöakuissa elektrolyyttiin on lisätty piiliuosta, jolloin elektrolyytistä muodostuu hyytelö. Ne sietävät paremmin iskuja ja tärinää, koska hyytelö tukee kennojen levyjä. Nämä akut kestävät myös paremmin syväpurkausta. Hyytelöakut vaurioituvat herkästi ylilatauksesta.

AGM-akuissa elektrolyytti on imeytetty sidosaineena toimivaan lasikuitumattoon. AMG (Absorbed Glass Mat) -akuissa on yleensä suurempi levyjen kokonaispinta-ala ja siksi pienempi sisäinen vastus. Sillä päästään suurempaan käynnistysvirtaan. AGM-akut asettavat latausjännitteelle vielä tiukemmat vaatimukset kuin hyytelöakut. Tämä johtuu siitä, että elektrolyyttinesteen määrä on pieni. AGM- ja hyytelöakut ovat rakenteeltaan umpinaisia. Ne kierrättävät syntyneet kaasut sisäisesti eikä niihin voi lisätä vettä.

Akun lataamiseksi tarvitaan akun jännitteen ylittävä jännite, jolloin virta alkaa kulkea akun kautta. Akun kunkin kennon lepojännite on 2,13 V tavanomaisessa lyijyakussa. Täyteen ladatun 12 V akun jännite on siis teoriassa 12,78 V. Tuon suuruisella latausjännitteellä olisi latausvirta siis nolla akun tultua täyteen ladatuksi.

Latausjännitteen tulee käytännössä olla 14,2–14,4 V +25 asteen lämpötilassa, kun kysymys on 12 voltin järjestelmästä. Vastaavasti 24 V järjestelmässä latausjännitteen pitää olla 28,4–28,8 V. Autojen ja koneiden laturit lataavat akkua heti käynnistyksen jälkeen hetken melko voimakkaalla virralla. Virta pienenee parin–kolmen ampeerin tasolle melko pian käynnistyksen jälkeen.

Tyhjäksi päässyt akku tarvitsee pitkän latausajan. Suurin jatkuva latausvirta on luokkaa 1/20–1/10 akun ampeeritunteina ilmoitetusta kapasiteetista. Jos 100 Ah akkua lataa 2 A virralla, täytyy latausajan olla 50 tuntia, jotta akku olisi täynnä. Edellä olevassa ei ole huomioitu lataushäviöitä.

Akun kapasiteetti riippuu lämpötilasta. Nollan asteen lämpötilassa akku kykenee toimimaan noin 75 % teholla. Parikymmentä astetta pudottaa kapasiteetin puoleen. Käytännössä tämä tarkoittaa, että pelkässä kesäkäytössä voi riittää puolta pienempi akkukapasiteetti.

Akku voi räjähtää. Latauksen aikana elektrolyytistä vapautuu happea ja vetyä ja akun navassa syntyvä kipinä riittää aiheuttamaan räjähdyksen. Käytä suojalaseja.

Jussi Laukkanen