(Fr.: accumulateur; Du.: Akkumulator, Sammler; Eng.: accumulator), component voor het accumuleren van energie.
Voor de mechanische accumulator, zie Veer; voor de hydraulische accumulator of accumulator van hydraulische energie, zie Hydraulische accumulator; voor de accumulator van pneumatische energie, zie Pneumatische accumulator.
De elektrische accumulator (Eng. ook: storage battery), meestal afgekort tot accu, is een omkeerbaar (secundair) galvanisch element (bij industrieel gebruik wordt meestal gesproken van batterij), dat elektrische energie kan omzetten in chemische energie (laden) die gedurende lange tijd in het element opgeslagen (geaccumuleerd) kan blijven, maar ook op elk gewenst moment, na omzetting in elektrische energie, kan worden afgegeven (ontladen); daarbij wordt een gelijkstroom geleverd. Na het ontladen kan de accu weer worden geladen door toevoer van elektrische energie (in de vorm van een gelijkstroom) die dan in chemische energie wordt omgezet. De laad- en ontlaadprocessen kunnen een zeer groot aantal malen herhaald worden (afhankelijk van constructie: 100 tot 2000 maal).
Evenals een primair galvanisch element is een accu een voorbeeld van een elektrochemische cel, en bevat een accu twee in chemische samenstelling verschillende elektroden, die in een elektrolytoplossing zijn gedompeld. Aan beide elektroden treden zowel bij het laden als bij het ontladen ten gevolge van de stroomdoorgang elektrodereacties op; beide elektrodereacties samen vormen de celreactie van het galvanische element. De elektrodereacties, en dus ook de celreactie, verlopen bij het laden en bij het ontladen precies in tegengestelde richting.
Hoewel in feite ieder omkeerbaar galvanisch element als accumulator zou kunnen worden toegepast, is in de praktijk gebleken dat slechts die elementen bruikbaar zijn, die o.a. aan de volgende eisen voldoen: het element dient slechts een enkele elektrolytoplossing te bevatten; de uitgangs- en eindprodukten van de reactie moeten in deze elektrolytoplossing slecht oplosbaar zijn opdat geen veranderingen in het element optreden door transport van anode naar kathode en omgekeerd; bij de reactie mag geen gas gevormd of verbruikt worden. Uit de toepassing van de chemische thermodynamica op een in evenwicht verkerend galvanisch element volgt dat de bronspanning ofwel celspanning, ook nog wel EMK (elektromotorische kracht) genoemd, welke een maat is voor de affiniteit van de celreactie (zie Galvanisch element), afhankelijk is van de activiteiten van de aan de celreactie deelnemende stoffen, en derhalve van de mate waarin de reactie is voortgeschreden. Bij een loodaccu daalt bijv. de bronspanning naarmate de accu in een meer ontladen toestand verkeert.
Slechts bij een volkomen omkeerbaar, oneindig langzaam verlopen van de celreactie, dus bij een oneindig kleine elektrische stroom, is de gemeten spanning van het galvanisch element (de klemspanning) gelijk aan de bronspanning. Bij laden en ontladen met een eindige stroom wijkt de klemspanning echter ten gevolge van de dan optredende polarisatieverschijnselen (zie Polarisatie, elektrochemische) in meer of mindere mate en in ongunstige zin af van de bronspanning. Zo is de ontlaadspanning, d.w.z. de beschikbare klemspanning bij het ontladen, steeds kleiner dan de bronspanning, terwijl de laadspanning, d.w.z. de benodigde klemspanning bij het laden, steeds groter is dan de bronspanning. Bovendien daalt de ontlaadspanning (deels ten gevolge van de daling van de bronspanning) geleidelijk naarmate de accu verder ontladen wordt, en vrij sterk als hij bijna geheel ontladen is. Bij het laden stijgt de laadspanning geleidelijk naarmate de accu verder geladen is, en sterk als hij geheel geladen is (gepaard gaande met nevenreacties, zoals gasontwikkeling). De ontlaad-, resp. laadkarakteristiek, d.w.z. de grafiek van de spanning tegen de tijd, is verder sterk afhankelijk van de elektrische stroom en (uiteraard) van het type accu.
Onder de capaciteit van een accu verstaat men het produkt van de ontlaadtijd, d.w.z. de tijd waarin een volledig geladen accu geheel kan worden ontladen, en de stroom waarmee wordt ontladen. De capaciteit wordt uitgedrukt in ampère-uur (1 A h = 3600 C) en is eigenlijk een maat voor de beschikbare elektrische lading. Ze is afhankelijk van de hoeveelheid elektrochemisch werkzame massa (de zgn. actieve massa) en bovendien in vrij sterke mate van de snelheid waarmee wordt ontladen, dus van de gebruikte stroom, resp. ontlaadtijd: hoe sneller de ontlading, des te kleiner de capaciteit; ze wordt daarom meestal opgegeven voor een bepaalde ontlaadtijd, bijv. 5 h of 20 h. Een capaciteit van 100 A h bij twintigurige ontlading wil dus zeggen dat de opgegeven capaciteit geldt voor een ontlaadstroom van 5 A; bij een kleinere stroom zal de capaciteit groter zijn, bij een grotere stroom kleiner. De capaciteit is bovendien kleiner bij lagere temperatuur.
De verhouding van het bij ontladen geleverde en het bij laden toegevoerde aantal ampère-uren heet het ampère-uurrendement of elektrochemisch nuttig effect; ten gevolge van de omkeerbaarheid der elektrodereacties ligt dit meestal vrij dicht bij 100%. Verliezen treden echter op ten gevolge van nevenreacties bij het laden (gasontwikkeling) van zelfontlading en van slechte isolatie (lekstromen). Bij de loodaccu is het ampère-uurrendement onder normale condities ca. 90%, hoewel onder zeer goed gecontroleerde omstandigheden wel 99% is bereikt. Het rendement wordt kleiner als de tijd tussen laden en ontladen groter wordt. De afhankelijkheid van de capaciteit van temperatuur en ontlaadstroom veroorzaakt een schijnbare verlaging van het ampère-uurrendement als het ontladen bij lagere temperatuur, resp. grotere stroom geschiedt als het laden. Het kleinere rendement is in feite schijnbaar omdat bij het daaropvolgende laden ook minder ampère-uren toegevoerd behoeven te worden.
Behalve het ampère-uurrendement onderscheidt men nog het voltrendement en het watturenrendement. Onder het voltrendement verstaat men de verhouding van de gemiddelde ontlaadspanning en de gemiddelde laadspanning; daar de eerstgenoemde steeds kleiner is dan de laatstgenoemde ten gevolge van de polarisatie (voornamelijk diffusiepolarisatie) en de niet geheel te verwaarlozen inwendige weerstand van de accu, is het voltrendement altijd kleiner dan 100% (bij de loodaccu ca. 85%). Onder het wattuurrendement of energetisch nuttig effect verstaat men de verhouding van de bij ontladen geleverde energie (1 W h = 3600 J) en de bij laden toegevoerde energie; het is gelijk aan het produkt van het ampère-uurrendement en het voltrendement (bij de loodaccu normaliter ca. 75%). Men kan het bepalen door de bij constante stroom opgenomen laad- en ontlaadkarakteristiek te integreren en elke integraal te vermenigvuldigen met de bijbehorende elektrische stroom. Dit geeft de toegevoerde, resp. geleverde energie.
Tenslotte is van een accu het vermogen belangrijk, d.w.z. de snelheid waarmee hij zijn energie kan afgeven. Het vermogen neemt sterk af met dalende temperatuur ten gevolge van de kleinere snelheid der elektrodereacties (grotere polarisatie) bij lagere temperatuur.
Accumulatoren bieden de mogelijkheid om energie (tijdelijk) op te slaan en deze in een later stadium te benutten. Voordeel van deze wijze van energieopslag is dat men voor het gebruik niet gebonden is aan tijd en plaats. Overigens wordt dit weer beperkt door de reeds genoemde verliezen ten gevolge van lekstromen en zelfontlading der platen; hierdoor loopt een accu langzaam leeg en is bijv. na een jaar geheel ontladen. Voor energieopslag gedurende langere tijd wordt de energieprijs dan te hoog. Belangrijke criteria ten aanzien van energieopslag vormen voorts capaciteit, energie en vermogen per eenheid van massa of volume (capaciteits-, resp. energie- en vermogensdichtheid). Deze grootheden zijn voor de tot nu toe praktisch gebruikte accu’s betrekkelijk laag, hetgeen ook een nadeel betekent voor deze manier van energieopslag. Enkele recente ontwikkelingen laten in dit opzicht echter een gunstiger beeld zien.
Accumulatortypen.
Naar gelang van de chemische samenstelling onderscheidt men: lood-zwavelzuuraccumulatoren, nikkel-cadmiumaccumulatoren, nikkel-ijzeraccumulatoren en zilver-zinkaccumulatoren. De laatstgenoemde drie typen werken met verdunde kaliumhydroxide als elektrolyt en worden daarom ook wel alkalische accumulatoren genoemd. Daarnaast is nog een aantal andere typen te onderscheiden (in min of meer experimenteel stadium) zoals: natrium-zwavelaccumulatoren, lithiumaccumulatoren (waarbij lithium in combinatie met chloor-, telluur-, koper- of nikkel-verbindingen wordt toegepast, al dan niet met een organisch elektrolyt), en metaal-luchtaccumulatoren, waaronder de combinaties zink-lucht, ijzer-lucht en cadmium-lucht van belang zijn.
De loodaccumulator is verreweg de belangrijkste van de bovengenoemde typen. Hij wordt toegepast voor het starten van verbrandingsmotoren, voor noodstroom bij netuitval in centrales, ziekenhuizen en fabrieken, en als krachtbron voor elektrische heftrucks, elektrische trekkers en elektrische auto’s. Zij kunnen een energiedichtheid van ca. 40 W h kg −1 bereiken. De cellen hebben een nominale spanning van 2 V. De samenstelling van de loodaccu kan als volgt verkort worden weergegeven:
+Pb|[PbO2]H2SO4|Pb−
De PbO2-elektrode is de pluspool van de accumulator en werkt bij ontladen als kathode, bij laden als anode; de Pb-elektrode is de minpool. Het elektrochemisch werkzame materiaal (actieve massa), nl. poreus PbO2 en poreus Pb, is op hardloden frames aangebracht (bijv. roosters) en vormt hiermee te zamen de zgn. platen van de accumulator.
Tijdens de stroomlevering (het ontladen) treden de volgende elektrodereacties op: aan de kathode (pluspool):
PbO2 + 3H3O+ + HSO−4 + 2e → PbSO4 + 5H2O
aan de anode (minpool):
Pb + HSO4− + H2O → PbSO4 + H3O+ + 2e
de celreactie:
PbO2 + Pb + 2H3O+ + 2HSO4 − → 2PbSO4 + 4H2O
Aan de kathode wordt dus lood(IV)oxide (bruin) gereduceerd, aan de anode wordt lood geoxideerd; beide reacties leveren loodsulfaat, dat wegens zijn geringe oplosbaarheid op en in de poriën van de platen blijft neergeslagen. (Het is niet waarschijnlijk dat Pb2+- en Pb4+-ionen als tussenprodukt optreden, terwijl in dit sterk zure milieu geen SO4 2−-ionen maar alleen HSO4 −-ionen voorkomen.)
Op grond van de celreactie geldt voor de celspanning E van de loodaccu (zie Nernst, vergelijking van):
E = E0 + RT/F ln (aH3O + aHSO4−)/ a2H2O
= E0 + RT/F ln aH2SO4/aH2O
De waarde van de standaardcelspanning E0 bij 25 °C is 1,96 V; de celspanning in geladen toestand 2,0...2,1 V. Daar tijdens het ontladen zwavelzuur wordt verbruikt en water ontstaat daalt de celspanning, en tevens de relatieve dichtheid van de elektrolytoplossing; meting van deze laatstgenoemde grootheid kan daarom dienen om de ladingstoestand van de loodaccu vast te stellen.
Bij het laden verlopen bovenstaande reacties in omgekeerde richting. Op thermodynamische gronden (elektrochemische spanningsreeks) zou men echter in plaats van de reductie van loodsulfaat tot lood waterstofontwikkeling verwachten volgens:
2H3O+ + 2e → H2 + 2H2O, en in plaats van de oxidatie van loodsulfaat tot lood(IV)oxide zuurstofontwikkeling volgens
6H2O → O2 + 4H3O+ + 4e, m.a.w. de ontleding van water volgens
2H2O → 2H2 + O2 (met een celspanning E =1,23 V, onafhankelijk van de pH) zou thermodynamisch eerder moeten verlopen dan de celreactie van de loodaccu. Dat dit toch niet gebeurt is het gevolg van de hoge overspanningen (zeer geringe reactiesnelheden) van de waterstof- en de zuurstofontwikkeling. Aan deze omstandigheid dankt de loodaccu zijn bestaan als accumulator, hoewel dit thermodynamisch in feite onmogelijk is; dit komt ook tot uiting in de zelfontlading van de accu.
Als het laadproces ten einde loopt en het loodsulfaat grotendeels is omgezet, treedt gasontwikkeling op als gevolg van ontleden van water. De mate van gasontwikkeling (waterstof aan de negatieve, zuurstof aan de positieve elektrode) is afhankelijk van de laadstroom.
Meestal wordt zwavelzuur (ca. 30%) met een relatieve dichtheid (in geladen toestand) van 1,22 (accuzuur) gebruikt, omdat bij deze concentratie de geleiding van zwavelzuur maximaal is; per eenheid (per cel) bedraagt de celspanning dan 2,0...2,1 V; voor het verkrijgen van hogere spanningen wordt een aantal cellen in serie geschakeld, voor personenauto’s bijv. 3, resp. 6 cellen tot nominaal 6 V, resp. 12 V, voor vrachtauto’s, autobussen enz. 12 cellen tot 24 V. De capaciteit is afhankelijk van de hoeveelheid actieve massa in de elektroden. Als regel worden n positieve resp. (n + 1) negatieve platen parallel geschakeld. De platen zijn om en om gemonteerd en onderling gescheiden door separatoren, vervaardigd van micro-poreus isolatiemateriaal (rubber, kunststof, glasvezel, geïmpregneerde cellulose enz).
Naar gelang van de constructie zijn verschillende typen loodaccumulatoren te onderscheiden. Bij accumulatoren voor startdoeleinden worden vrij dunne roosterplaten of vlakplaten (1,5...3 mm) toegepast. Hierbij wordt de werkzame massa in pastavorm in de hardloden (lood met 3% antimoon) roosters gestreken en tijdens een formatieproces (lading) geactiveerd. De platengroepen worden ingebouwd in drie- of zescellige accubakken van hardrubber of kunststof (polystyreen, polypropyleen); zij behalen een levensduur van 2 tot 4 jaar.
Een twee groep vormen de tractiebatterijen. Hierbij worden meestal positieve buisjesplaten toegepast, in combinatie met negatieve roosterplaten. Bij buisjesplaten is de actieve massa in poedervorm in poreuze buisjes (bijv. geweven kunststofvezel) aangebracht. In de kern van de buisjes bevinden zich hardloden staafjes voor de geleiding. Tractiecellen zijn meestal in met rubber of kunststof gecoate stalen containers (troggen) samengebouwd tot batterijen van bijv. 12 V, 24 V, 40 V of 80 V. Zij bereiken bij dagelijkse ontlading een levensduur van ca. 6 jaar.
Bij accumulatoren voor stationaire doeleinden worden positieve buisjesplaten of positieve grootoppervlakteplaten gemonteerd. Bij laatstgenoemde soort wordt de actieve massa aan de oppervlakte van gegroefde, zachtloden platen elektrolytisch bereid. De celbakken zijn van glas, kunststof of hardrubber. De levensduur van stationaire batterijen ligt op ca. 10 tot 20 jaar. Voor een goede levensduur is overigens de lading van het grootste belang. De loodaccu mag niet verder ontladen worden dan tot ca. 1,8 V, omdat dan het actieve materiaal (lood en lood(IV)oxide) vrijwel geheel verbruikt is en het gevormde loodsulfaat een slechte geleider is; bij nog verdere ontlading kan daardoor in het laadproces het actieve materiaal minder goed geregenereerd worden. Bovendien heeft verdere ontlading weinig zin, omdat er nog maar weinig capaciteit over is en de klemspanning snel daalt. Het is ook zeer belangrijk de loodaccu niet in geheel of gedeeltelijk ontladen toestand te bewaren, daar het aanvankelijk fijnkristallijne loodsulfaat langzaam grovere kristallen vormt (veroudering; sulfatisering) die zich minder goed laten regenereren en waardoor tevens de platen kunnen krom trekken.
Overlading veroorzaakt corrosie van de positieve plaatroosters. Overladen met grote stroom in combinatie met diepe ontladingen veroorzaakt massa-uitval. De loodaccumulator kan ca. 30 kW h kg−1 (= 108 kJ kg−1) opslaan; de capaciteitsdichtheid bedraagt ca. 15 A h kg−1. Het vermogen dat een loodaccu kan geven is sterk afhankelijk van de temperatuur. De toe- resp. afname van de capaciteit van een accu per graad Celsius temperatuurverschil uitgedrukt in procenten van de nominale capaciteit, noemt men de temperatuurcoëfficiënt: deze coëfficiënt is afhankelijk van het accutype en bij grote ontlaadstromen duidelijk groter dan bij kleine ontlaadstromen. Voor normale bedrijfstemperatuurverschillen bedraagt de temperatuurcoëfficiënt gemiddeld 1% per °C. Het vermogen van een startaccu kan bij −20 °C zijn teruggelopen tot ca. 40%. Dit verklaart o.a. het moeilijk starten van auto’s in de winter.
Zoals reeds vermeld bedragen ampère-uurrendement, voltrendement en wattuurrendement van de loodaccu onder normale condities resp. ca. 90%, ca. 85% en ca. 75%. Van het energieverlies is ca. 60% het gevolg van polarisatieverschijnselen, 30...35% van waterontleding onder waterstof- en zuurstofontwikkeling en 5...10 % van warmteontwikkeling door de stroom ten gevolge van de inwendige weerstand van de accu.
De zelfontlading van de loodaccu is enerzijds het gevolg van zijn thermodynamische instabiliteit, waardoor met name de actieve massa van de negatieve plaat (Pb) langzaam met het zwavelzuur reageert onder vorming van loodsulfaat en waterstofontwikkeling. Anderzijds vormt de actieve massa van de positieve plaat (PbO2), te zamen met het lood van het draagrooster zelf als het ware een (kortgesloten) accu waardoor PbO2 en Pb langzaam in loodsulfaat worden omgezet. Door deze van elkaar onafhankelijke, lokale reacties neemt de hoeveelheid actieve massa af en verliest de accu aan capaciteit (ca. 0,25...1% per dag, afhankelijk van roostersamenstelling en levensduur). Door de lokale reactie aan de positieve plaat wordt bovendien het draagrooster aangetast. De zelfontlading van de negatieve plaat wordt sterk bevorderd door sporen van metallische verontreinigingen met een lagere waterstofoverspanning dan lood. In dit opzicht werkt ook het antimoon, dat meestal in een gehalte van ca. 8% aan het lood van het draagrooster wordt toegevoegd om dit harder te maken, ongunstig. De zelfontlading wordt voorts bevorderd door temperatuurverhoging en een te hoge zwavelzuurconcentratie. De zelfontlading (C1 − C2) kan worden berekend door meting van de capaciteit C1 in volgeladen toestand en de capaciteit C2 na een zekere standtijd (bijv. 30 dagen).
Voor het laden van loodaccu’s zijn diverse laadsystemen in gebruik: lading met constante stroom; met constante stroom in twee trappen; met afnemende stroom; met afnemende stroom in twee trappen; lading met constante stroom omschakelend naar lading met constante spanning bij ca. 2,4 volt per cel; en drietrapslading (constante stroom, constante spanning, constante stroom). Voor alle laadmethoden geldt, dat tijdens de gasontwikkeling (vanaf 2,4 volt per cel) een maximale laadstroom wordt aangehouden van ca. 7% van de capaciteit en dat de lading wordt uitgeschakeld bij voltooid laadproces, tenzij de eindstroom een zeer geringe, ongevaarlijke waarde heeft. Druppelladen of bufferladen wordt meestal uitgevoerd bij een constante spanning van ca. 2,2 volt per cel en dient voor het compenseren van de zelfontlading resp. zelfontlading plus incidenteel verbruik.
Loodaccumulatoren hebben ten opzichte van andere accumulatoren o.a. het voordeel dat zij in verhouding een hoge spanning leveren, wegens de kleine inwendige weerstand en geringe polarisatie een hoge belastbaarheid (groot vermogen) hebben, een groot rendement hebben en in verhouding goedkoop zijn. Nadelen zijn de korte levensduur, de kwetsbaarheid (gevoeligheid voor mechanische schokken, voor te grote stromen en voor kortsluiting) en het grote gewicht (ten gevolge van de grote dichtheid van lood). De levensduur van loodaccu’s is afhankelijk van constructie en wijze van behandelen: startaccumulatoren van voertuigen gaan 1 tot 4 jaar mee, accumulatoren met een vaste standplaats 5 tot 12 jaar (met roosterplaten) of 10 tot 25 jaar (met platen met groot oppervlak).
Van de alkalische accumulatoren komen de nikkel-cadmium- en de nikkel-ijzer-(edison) accumulator in bouw- en werkwijze overeen. Een voordeel ten opzichte van de loodaccu is dat ze langere tijd in geheel of gedeeltelijk ontladen toestand kunnen blijven staan zonder schadelijke gevolgen, bestand zijn tegen grote stromen en kortsluiting, en mechanisch zeer stabiel zijn: daarentegen is hun rendement kleiner, evenals hun energiedichtheid, is hun gewicht groter bij gelijke capaciteit, is de ontspanning lager en de aanschafprijs hoger. De alkalische accu’s kunnen schematisch als volgt worden weergegeven:
+Ni|[Ni2O3]KOH|Fe− (resp. Cd−)
Het mechanisme van de elektrodereacties is nog niet geheel verklaard. De brutoreacties tijdens stroomlevering zijn:
aan de kathode:
Ni2O3 + 3H2O + 2e → 2Ni(OH) 2 + 20H−
aan de anode:
Fe + 2OH− → Fe(OH) 2 + 2e
resp.
Cd + 2OH− → Cd(OH) 2 + 2e
de celreactie:
Fe + Ni2O3 + 3H2O →
(Cd) → 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2
(Cd)
De celspanning is onafhankelijk van de elektrolytconcentratie en bedraagt voor de Ni/Fe-accu 1,35 V, voor de Ni/Cd-accu 1,29 V. Als elektrolytoplossing wordt meestal een 21% KOH-oplossing met een gering gehalte (ca. 50 gram per liter) aan LiOH toegepast. Anders dan bij de loodaccu verandert de samenstelling van de elektrolytoplossing tijdens het laden en ontladen niet; ze moet echter beschermd worden tegen opname van koolstofdioxide uit de lucht, waardoor de OH−-ionenconcentratie zou dalen.
De klemspanning bedraagt bij normale (5-urige) ontlading ca. 1,1...1,2 volt per cel, maar is bij grotere stromen aanzienlijk lager. De klemspanning is tijdens ontlading minder constant dan bij de loodaccu, daarentegen is de capaciteit weinig afhankelijk van ontlaadtijd, resp. stroom. Het ampère-uurrendement bedraagt onder normale condities 70...80%, het voltrendement ca. 70% en het wattuurrendement 55...60%. Het rendement is kleiner dan dat van de loodaccu, o.a. omdat bij het laden een groter deel van de stroom voor gasontwikkeling wordt gebruikt. De laadspanning is bij de Ni/Fe-accu met 1,55...1,8 V een weinig hoger dan bij de Ni/Cd-accu (1,3...1,8 V). Ten gevolge van het kleinere gewicht van de alkalische accu is de capaciteitsdichtheid met ca. 20 A h kg−1 gunstiger dan die van de loodaccu; de energiedichtheid is echter door de lagere celspanning kleiner (ca. 26 W h kg−1). De zelfontlading van de alkalische accu is het gevolg van het oplossen van Fe (resp. Cd) onder waterstofontwikkeling en van de reductie van Ni2O3 onder zuurstofontwikkeling. De Ni/Fe-accu is daardoor in 3 tot 6 maanden ontladen; de Ni/Cd-accu heeft na 1 jaar ca. 50% van zijn capaciteit verloren.
De Ni/Fe-accu wordt in hoofdzaak gebruikt voor tractiedoeleinden, de Ni/Cd-accu wordt hoofdzakelijk toegepast voor noodverlichtingsdoeleinden en in acculampen. Voor gebruik bij lagere temperaturen verdient de Ni/Cd-accu de voorkeur boven de Ni/Fe-accu: de eerstgenoemde heeft bijv. bij −18°C nog 58% van de capaciteit (bij +25°C) over, de tweede daarentegen heeft reeds bij 0°C bijna geen capaciteit meer over. Een speciale uitvoering vormen de gasdichte Ni/Cd-accu’s. Zij worden in rechthoekige, cilindrische en knoopvorm gefabriceerd en dienen in hoofdzaak voor de voeding van elektronische apparatuur. Zij vergen, behalve lading, geen enkel onderhoud.
De zilver-zinkaccumulator kan schematisch worden weergegeven als:
+Ag|[Ag2O2]KOH|Zn−
en is dus ook een alkalische accumulator; als elektrolytoplossing wordt een 40%-ige KOH-oplossing toegepast. De bruto-elektrodereacties en de celreactie zijn:
aan de kathode:
Ag2O2 + 2H2O + 4e → 2Ag + 4OH−
aan de anode:
Zn + 2OH− → Zn(OH) 2 + 2e
de celreactie:
Ag2O2 + 2H2O + 2Zn →
→ 2Ag + 2Zn(OH)2
De celspanning van de Ag/Zn-accu bedraagt 1,8 V, de ontlaadspanning bij normale ontlading is ca. 1,5 V en evenals bij de loodaccu vrijwel constant; de laadspanning is ca. 1,9 V. Het ampère-uurrendement is 90...95%, het voltrendement ca. 85% en het watt-uurrendement ca. 80%; het rendement is dus iets groter dan dat van de loodaccu. Het grote voordeel van deze accu ligt in zijn compactheid en kleine gewicht, waardoor de capaciteitsdichtheid ca. 65 A h kg−1 en de energiedichtheid ca. 110 W h kg−1 bedraagt (ongeveer viermaal zo groot als die van de loodaccu). Bovendien is de Ag/Zn-accu in staat zeer grote stromen te leveren en is hij bestand tegen kortsluiting. Een belangrijk nadeel is echter de hoge kostprijs (per kW h is 2,5...3 kg Ag nodig), waardoor ook de nog betrekkelijk korte levensduur zwaar gaat wegen. De zelfontlading is afhankelijk van de grootte van de accu en varieert van 50% capaciteitsverlies in twee maanden voor de kleinste accu’s tot bijv. 25% verlies in 6 maanden voor een 10-A h-accu (bij normale temperaturen; bij hogere temperatuur neemt de zelfontlading toe). Bij daling van temperatuur neemt de capaciteit af, maar zelfs bij − 20°C is de Ag/Zn-accu nog goed te gebruiken.
Een van de oorzaken van zelfontlading is de toename van de elektrolytconcentratie (door verbruik van water) tijdens het ontladen; hierdoor neemt de oplosbaarheid van zilverperoxide toe en vindt transport van zilverionen naar de zinkelektrode plaats, waar ze worden ontladen. Ten gevolge hiervan wordt de accu op den duur onbruikbaar. Om het oplossen van zilverperoxide tegen te gaan worden stoffen aan de elektrolytoplossing toegevoegd zoals boorzuur en zinkoxide, of worden separatoren toegepast die de zilverionen niet doorlaten.
De accumulator met een organische elektrolyt gebruikt in plaats van water een organisch oplosmiddel, bijv. propyleencarbonaat. Schematisch kan men deze accu weergeven als:
−Li|LiCl[MeXn|Me+, met Me = Cu, Ni of Ag, en X = Cl of F.
In plaats van lithium wordt ook natrium gebruikt. Deze accumulator heeft een energiedichtheid van 100 W h kg−1 maar heeft een te korte levensduur. De zwavel-natriumaccumulator is belangrijk goedkoper dan de loodaccumulator en kan meer energie per kilogram bevatten. Deze accumulator is echter nog lang niet volledig ontwikkeld en werkt bij een temperatuur van 250...350°C. Bij de metaal-lucht- en lithium-chlooraccumulatoren bestaat het positieve-elektrodemateriaal uit gassen, die meestal via poreuze nikkelelektroden worden toegevoerd. Evenals de accumulatoren met organische elektrolyt en de natrium-zwavelaccumulator bevinden deze zich nog in een ontwikkelingsstadium.