Technologia PowerFrame^®

Na zdjęciu widzimy fragmenty kratek, wykonanej w technologii PowerFrame i tradycyjnej, po ośmiu tygodniach testu J240/75 (stosowanego przez producentów samochodów w USA podczas wyboru akumulatora na montaż fabryczny). Jak widać po zakończeniu testu kratka PowerFrame praktycznie zachowuje swoją strukturę, a przez to parametry użytkowe (niską rezystancję oraz wysoką przewodność), natomiast kratka tradycyjna doświadcza korozji na krawędziach ziaren (wypłukiwane są zanieczyszczenia gromadzące się wokół ziaren) przez co wzrasta jej kruchość i opór wewnętrzny, natomiast spada zdolność do przewodzenia prądu.

Wysoka rezystancja kratek tradycyjnych powoduje podczas przepływu dużych ładunków elektrycznych (w momencie rozruchu akumulatora lub podczas ładowania prądem o wysokim natężeniu) tzw. „gazowanie” akumulatora, czyli powstawanie wodoru i tlenu w postaci gazowej (zamiast łączenia się ich w wodę). Wysoka temperatura pochodząca z rozgrzanego silnika pojazdu powoduje, iż masa czynna umieszczona na kratce staje się znacznie bardziej plastyczna i podatna na erozję a wydostające się pęcherzyki gazu powodują odpadanie jej cząstek. Te odpadające cząstki zmniejszają objętość masy czynnej magazynującej ładunki prądu a więc zmniejszają pojemność akumulatora. Dodatkowo wydostający się wodór i tlen tworzą gazową mieszaninę wybuchową.

Użycie kratki PowerFrame, która dzięki znacznie lepszej przewodności i mniejszemu oporowi wewnętrznemu minimalizuje „gazowanie” akumulatora, uodparnia go na szkodliwe działanie częstych cyklów ładowania i rozładowania (np. podczas jazdy w cyklu miejskim), pozwala akumulatorowi szybko oddawać zmagazynowaną w sobie energię bez przyspieszania ubytku masy czynnej. Umożliwia także skuteczne i szybkie naładowanie nawet „głęboko rozładowanego” akumulatora oraz sprzyja zachowaniu pełnej pojemności akumulatora nawet po jego długotrwałym użytkowaniu.

Kolejna pozytywna konsekwencja zastosowania kratek PowerFrame jest istotna dla trwałości akumulatora i jego odporności mechanicznej. Podczas każdego przejeżdżanego kilometra akumulator poddawany jest tysiącom drgań. Ważne jest, aby miały one jak najmniejszą konsekwencję dla trwałości kratek akumulatora oraz dla odpadania masy czynnej z płyt. Tutaj kolejny raz z pomocą przychodzi nam technologia wytłaczania kratek PowerFrame, która zagęszcza strukturę stopu.

W akumulatorze tradycyjnym, gdzie ziarna stopu są duże na ich granicach (w miejscach styku poszczególnych ziaren) osadzają się zanieczyszczenia - i powodują niedokładności w strukturze stopu. Są one podatne na działanie czystego kwasu siarkowego, który powstaje w wyniku reakcji miedzy masą czynną a elektrolitem podczas ładowania akumulatora i kumuluje się przy kratce pozytywnej. Żrący kwas siarkowy atakując miejsca zanieczyszczone powoduje wypłukiwanie całych cząstek ze stopu kratki (tzw. korozja kratki) i jej osłabienie. Taka osłabiona kratka jest podatna na uszkodzenia mechaniczne powstające podczas drgań akumulatora w czasie jazdy. Dzięki wytłaczaniu pod bardzo dużym naciskiem zagęszczona struktura stopu w kratce PowerFrame praktycznie nie posiada na swojej powierzchni zanieczyszczeń wrażliwych na działanie kwasu siarkowego i dzięki temu jest w znacznie mniejszym stopniu podatna na korozję, a co za tym idzie na zmniejszenie stabilności kratki i niebezpieczeństwo jej przemieszczania lub nawet oberwania.

Dzięki w pełni zautomatyzowanej linii produkcyjnej otrzymujemy znakomitą powtarzalność wyrobu. Ponadto dzięki wytłaczaniu otrzymujemy kratkę o bardzo wysokiej precyzji wykonania i podwyższonej odporności mechanicznej. Jej powierzchnia, w odróżnieniu od kratek wyprodukowanych w technologiach standartowych, charakteryzuje się porowatością, która umożliwia lepsze i trwalsze przyleganie masy aktywnej. Podczas wytłaczania zmienia się również struktura stopu, z którego wykonana jest kratka. Jej zagęszczenie poprawia solidność kratki oraz poprzez praktyczne wyeliminowanie zanieczyszczeń w powierzchniowej strukturze stopu znacznie obniża jej podatność na korozję.

• Większa odporność płyt na korozję
• Polepszona przewodność prądu
• Minimalne zużycie wody
• Dłuższy czas użytkowania
• Absolutna bezobsługowość
• Odporność na ewentualne podwyższone napięcie ładowania w pojeździe

Przesunięcie chorągiewki w stronę środka spowodowało zmniejszenie ryzyka powstawania naprężeń w miejscu łączenia chorągiewki z płytą. Łatwo sobie wyobrazić tą różnicę, gdy spróbujemy dwoma palcami utrzymać nieporuszony 200-kartkowy blok formatu A4 chwytając go raz w rogu, a drugim razem na środku dłuższej krawędzi. Podczas użytkowania takie stabilne zamocowanie powoduje, że poddawane drganiom płyty w znacznie mniejszym zakresie przemieszczają się względem siebie i nie trą o siebie, co przyspieszyłoby opadanie masy czynnej lub mogłoby doprowadzić do oberwania płyty.

Dodatkowy wpływ na poprawę odporności mechanicznej kratki ma zastosowanie jej obramowania. Jego wykonanie w tradycyjnej technologii kratki nacinanej i rozciąganej jest niemożliwe ze względu na założenia technologii. Obramowanie zabezpiecza kratkę przed deformacjami i „sprężynowaniem” podczas wstrząsów, czego konsekwencją jest brak odpadania cząstek masy aktywnej z płyty i przez to wydłużenie trwałości akumulatora. Zaokrąglone krawędzie obramowania eliminują również ryzyko przerwania separatora, w którym umieszczona jest płyta.

Odporność na niszczący wpływ zachodzących w jego wnętrzu procesów chemicznych oraz na zewnętrzne bodźce mechaniczne to nie wszystkie cechy, jakimi musi dysponować nowoczesny akumulator. Musi być niezawodny. A w języku akumulatora oznacza to, że w każdych warunkach zewnętrznych (nawet przy trzaskającym mrozie) musi być w stanie zachować zgromadzoną w sobie energię i umieć przekazać w sposób szybki i w odpowiedniej ilości do oczekującej jej odbiornika. Ta zdolność akumulatora zależy od długości dróg, jakie pojedyncze ładunki muszą pokonać z wnętrza akumulatora do biegunów i od tego jak małe opory na swych drogach napotkają. Jeżeli technologia PowerFrame to w chwili obecnej optymalny sposób na zmniejszenie oporności wewnętrznej kratki to należało jeszcze maksymalnie skrócić drogę, jaką ładunki mają do pokonania.

Umieszczenie w akumulatorach Bosch chorągiewki na środku płyty i zastąpienie tradycyjnego układu żyłek w kratce (standardowo żyłki kratki były pionowe i poziome lub ukośne) kratką promienistą (żyłki rozchodzą się promieniście od chorągiewki w kierunku brzegu kratki) zminimalizowało drogę, jaką ładunki mają do pokonania i tym samym spowodowało znaczny przyrost efektywności i szybkości akumulatora w oddawaniu ładunku elektrycznego do odbiornika.

Na szybkość przepływu ładunków elektrycznych w kratce ma wpływ grubość żyłek (można je porównać do autostrad, po których jeżdżą samochody). Im grubsza żyłka, tym mniej zakłócony przepływ. Łatwo się zorientować, że zagęszczenie ładunków będzie wzrastać w miarę zbliżania się do chorągiewki (którą dalej popłyną do biegunów i odbiorników prądu w samochodzie). W kratce PowerFrame zastosowano żyłki o zróżnicowanej grubości odzwierciedlającej ilość przepływającego ładunku elektrycznego. Ich grubość wzrasta im bliżej chorągiewki. Również obramowanie kratki w miejscu kontaktu z chorągiewką zostało pogrubione.

• Poprawa wytrzymałości kratki
• Większa odporność kratki na korozję
• Większa odporność akumulatora na wstrząsy i drgania
• Większa odporność na niskie temperatury
• Zwiększenie prądu rozruchu
• Skrócenie drogi przepływu prądu
• Krótszy czas ładowania
• Odporność na cykliczne rozładowania
• Przystosowanie do jazdy na krótkich odcinkach