Аккумулятор agm кислотный или щелочной

Аккумуляторные батареи – что нового?
Преимущества и недостатки AGM аккумуляторов

Зимний сезон в России – суровое испытание для коммерческих автомобилей и дорожно-строительной техники. Одна из основных трудностей – пуск холодного двигателя. Любой эксплуатационщик знает, что для надежного пуска двигателя нужен мощный и емкий аккумулятор.

По назначению различают два вида аккумуляторных батарей (АКБ): стартерные, которые используются для пуска двигателя, и тяговые (многократного цикла глубокого заряда-разряда, англоязычное наименование deep cycle), которые применяются как самостоятельный источник энергии в электрокарах, железнодорожных поездах, самолетах, на судах, в шахтах, электростанциях и т. д.

По конструкции различают кислотные и щелочные АКБ. Свинцово-кислотные батареи более широко распространены. Хорошо известны как их достоинства, так и недостатки. Щелочные батареи также давно применяются и неплохо знакомы потребителю.

К аккумуляторам нового поколения относятся так называемые свинцово-кислотные VRLA аккумуляторы (Valve Regulated Lead Acid, свинцово-кислотные с предохранительными клапанами) двух типов: гелевые и AGM-батареи. Они имеют герметизированный корпус с предохранительными клапанами для выпуска избыточного газа и являются необслуживаемыми.

Основной задачей при создании необслуживаемой аккумуляторной батареи является снижение объема газов, выделяющихся на конечной стадии заряда. Одним из способов, которым это достигается, является сокращение объема электролита в батарее.

Технология свинцово-кислотных аккумуляторов AGM (англ. absorbent glass mat, абсорбирующая прокладка из стекловолокна) известна специалистам уже около 40 лет – они были разработаны в начале 1970-х годов, а производить их начали в США в 1985-м первоначально для военной авиации, в качестве автономных источников энергии для телекоммуникационных систем и сигнализации – аварийной и транспортной.

Сначала были созданы АКБ небольших типоразмеров – от 1 до 30 А.ч. А недавно аккумуляторы AGM стали применяться на коммерческих автомобилях и спецтехнике, и интерес к ним постоянно растет.

В отличие от обычной АКБ внутри AGM нет свободного жидкого электролита. Между положительными и отрицательными пластинами расположены изолирующие прокладки из ультратонкого стекловолокна и бумажных волокон, обладающие большой пористостью. Весь электролит содержится в пористой прокладке (сепараторе) и в активном материале пластин. При этом количество электролита дозируется таким образом, чтобы мелкие поры оказались заполнены, а крупные остались свободными для циркуляции выделяющихся в результате химических процессов газов. В конструкцию входит система рекомбинации выделяющихся газов: образующиеся при работе аккумулятора водород и кислород не успевают покинуть аккумулятор до того, как снова превратятся в воду. Сепараторы и пластины плотно прижаты друг к другу.

Преимущества AGM

Аккумуляторы AGM лучше справляются с повышенными нагрузками. Основная проблема при использовании обычных АКБ – сокращение срока их службы вследствие высоких электрических нагрузок, потому что в современных машинах гораздо больше потребителей электрической энергии, чем раньше (бортовой компьютер, предпусковой подогреватель и т. д.), из-за этого к аккумуляторной батарее предъявляются дополнительные требования. К тому же AGM могут разряжаться, не повреждаясь, до 40% и до 30% – без серьезного сокращения срока службы. Для сравнения: аккумуляторы традиционной конструкции будут серьезно повреждены при многократных разрядах ниже 50% – их емкость упадет до 15…20% от первоначальной величины. Поскольку пластины и прокладки в аккумуляторах AGM гораздо плотнее прижаты друг к другу, а корпуса герметизированы, эти аккумуляторы более устойчивы к воздействию вибрации и ударных нагрузок, от которых страдают на отечественных дорогах и бездорожье АКБ магистральных грузовиков и дорожно-строительных машин. Благодаря всем перечисленным выше качествам срок службы батарей AGM гораздо больше, чем обычных АКБ.

Аккумуляторы AGM менее чувствительны к колебаниям температуры и способны работать при более низких температурах – от –40 и до +70 °С, поскольку не содержат свободной воды, которая бы могла замерзнуть и расшириться, соответственно срок их службы при низких температурах гораздо больше, чем обычных аккумуляторов.

Батареи AGM совершенно не нуждаются в обслуживании, корпус батареи полностью герметичен, и открывать банки, проверять или доливать дистиллированную воду и тем более электролит не требуется в течение всего срока службы. Благодаря этому они быстрее окупаются, несмотря на высокую стоимость. Благодаря увеличенному сроку службы стоимость эксплуатации аккумуляторов AGM будет меньше, чем традиционных.

Рабочие характеристики АКБ традиционной конструкции можно оценивать по массе: чем большее количество губчатого свинца содержится в батарее, тем большей величины ток она способна отдать, тем большие нагрузки способна выдерживать и дольше служить.

Обычно стартерная АКБ затрачивает на один пуск двигателя не более 1% своего заряда.

В строительной технике обычно используют более удобные в эксплуатации «необслуживаемые» аккумуляторы. Однако несмотря на название они требуют определенного обслуживания: выводы надо регулярно очищать от коррозии, степень зарядки и общее состояние следует контролировать через каждые 25. 30 тыс. км пробега или соответствующее количество моточасов.

У батарей AGM внутреннее электрическое сопротивление гораздо меньше, чем у традиционных, и благодаря этому они способны отдавать более высокие токи за короткое время (что особенно важно при холодном пуске двигателя) и быстрее заряжаться (до 4 раз быстрее), выделение тепла при этих процессах значительно меньше, чем у обычных батарей (у AGM превращается в тепло 4%, а у обычных аккумуляторов 15…20% энергии при заряде-разряде). Для зарядки такого аккумулятора требуется меньше энергии генератора (так как потери при зарядке меньше), следовательно, расход топлива двигателем будет меньше.

Аккумуляторы AGM не содержат свободного электролита и герметичны, поэтому утечка электролита из них в принципе исключена, они безопасны при переворачивании. AGM могут работать в любом положении, даже «лежа на боку». Батареи AGM можно использовать практически на любой машине.

Процесс саморазряда у AGM идет значительно медленнее (1…3% в месяц), чем у традиционных батарей, т. е. их можно хранить целый год, и потом даже не потребуется подзаряжать. Вообще батареи AGM могут храниться более долгое время, чем обычные аккумуляторы.

Уже освоено серийное производство аккумуляторов AGM, а это значит, что стоимость их значительно снижается. Тем не менее преимущества батарей AGM не обеспечивают им всеобщего признания.

Что сдерживает распространение AGM

Ежегодно в мире производят 110 млн. аккумуляторных батарей, но AGM составляют в этом объеме лишь незначительную часть. Во-первых, далеко не все производители АКБ занимаются изготовлением AGM, потому что эта технология сложнее традиционной. К тому же батареи AGM стоят дороже традиционных примерно в 2,0. 2,5 раза, поскольку дороже технологии их производства и используемые материалы. AGM приблизительно на 30% больше и тяжелее, чем обычные аккумуляторы такой же емкости.

Батареи AGM более чувствительны к перезарядке. Зарядные устройства, которые сейчас используют в машинных парках для зарядки обычных аккумуляторов, непригодны для зарядки AGM и могут вывести их из строя за несколько часов. Для AGM требуются зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не более ±1%. Специальные приборы для зарядки батарей AGM могут стоить более 30 тыс. руб. каждый. Тестеры для проверки батарей также могут быть непригодны для AGM и потребуют замены или перенастройки. Видимо, потребуется заменять реле-регулятор генератора на машине на более точный прибор. Вероятно, и обслуживающий персонал придется специально обучать работе с AGM. В общем, процесс зарядки аккумуляторов AGM в любом случае потребует больше внимания по сравнению с традиционными аккумуляторами.

Не рекомендуется использовать батареи AGM при температурах выше 50 °С, так как их срок службы существенно сокращается при высоких температурах. Аккумуляторы AGM категорически нельзя применять вместе с обычными свинцово-кислотными батареями. Они могут работать только с такими же по сроку службы и емкости аккумуляторами AGM.

Если на обычные АКБ производители обычно дают гарантию 18 месяцев, то на AGM гарантия не более 24 месяцев, т. е. при увеличении цены вдвое гарантийный срок возрастает лишь на 25%.

В настоящее время много батарей AGM производится в Китае, они дешевле аккумуляторов американского и европейского производства, но об уровне их качества достоверных сведений в печати пока не публиковалось, возможно, он соответствует оригинальному, а возможно, и нет.

Гелевые аккумуляторы

«Все новое – это хорошо забытое старое». В этой поговорке немалая доля истины, в чем я в очередной раз убедился, ознакомившись с устройством гелевых АКБ. Когда-то в детстве из мальчишеского любопытства я разбил молотком батарейку от карманного фонарика и обнаружил внутри едкое желеобразное вещество, а позже я узнал, что это электролит.

Аккумуляторы AGM иногда путают с гелевыми батареями (англоязычное обозначение GEL), также относящимися к необслуживаемым. Однако между ними существует принципиальная разница: в AGM электролит содержится в виде жидкости, абсорбированной прокладками, а в гелевых, как следует из их названия, электролит находится в состоянии геля. В качестве загустителя электролита применяют силикагель (SiO2), алюмогель и др. Сегодня мы не будем подробно рассматривать электролитические «гелевые» элементы, потому что они практически не применяются на тяжелой технике и лишь иногда – на садовых косилках и других малых машинах.

Интересное исследование провели американские маркетологи (см. графики). Они сравнили удельные экономические показатели нескольких АКБ разного типа: традиционной конструкции, AGM и гелевой. Как видно из графиков, по выбранным исследователями параметрам у батарей AGM и гелевой показатели «средние» – не оптимальные, но и не самые худшие.

Итак, что же выбрать: сэкономить при покупке обычной батареи или потратиться на AGM?

AGM, конечно, не лучший выбор для любой сферы применения, но в определенных тяжелых условиях эксплуатации, где их преимущества будут приносить наибольшую выгоду, их можно и надо использовать.

Одна из самых больших ошибок, которую допускают владельцы машин при покупке АКБ, это то, что они выбирают ее по единственному критерию – цене. Следует проанализировать, какие нагрузки должна будет выдерживать батарея во время эксплуатации и какое техническое обслуживание для нее потребуется. Именно по этим параметрам аккумуляторы AGM могут значительно превосходить аккумуляторы традиционной конструкции и в случае использования принесут владельцу ощутимую выгоду.

Источник

Сравнение аккумуляторов: свинцово-кислотные, гелевые и AGM

На текущий момент на рынке представлены три основных вида аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные с жидким электролитом, гелевые и AGM. Все они имеют одинаковый принцип работы, но есть существенные различия в устройстве. Эти различия дают им особые характеристики, однако, у каждого типа есть свои недостатки, которые стоит учитывать при выборе АКБ.

Свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом

Этот тип аккумуляторных батарей имеет самое широкое распространение. Их устройство практически не изменилось с момента изобретения в 1859 году.

Устройство и принцип работы

В корпусе батареи расположены шесть изолированных друг от друга отсеков или банок. В каждом из отсеков находятся свинцовые пластины и жидкий электролит. Пластины с положительным и отрицательным зарядом (катод и анод). В свинцовых пластинах могут содержаться примеси сурьмы или кремния. Электролит представляет собой смесь серной кислоты (35%) и дистиллированной воды (65%). Между свинцовыми пластинами находятся пористые пластины-разделители, которые называются сепараторами. Они необходимы для предотвращения короткого замыкания. Каждая банка вырабатывает около 2В, а в сумме получается 12В (последовательное соединение).

Устройство свинцово-кислотной АКБ

Ток в свинцово-кислотных АКБ вырабатывается в результате электрохимической реакции между двуокисью свинца и серной кислоты. При этом расходуется серная кислота, которая распадается. Плотность электролита снижается. При зарядке от ЗУ или от генератора автомобиля происходит обратный процесс (зарядка).

Преимущества и недостатки

Широкому распространению свинцово-кислотных АКБ способствует их простое и надежное устройство. Они выдают довольно высокие стартерные токи для запуска двигателя (до 500А), стабильно работают до 3-5 лет при правильной эксплуатации. Зарядку АКБ можно проводить повышенными токами. Это не нанесет вред ёмкости батареи. Главным плюсом является доступная цена.

Основные недостатки этого типа АКБ связаны с обслуживанием и эксплуатацией. Электролит находится в жидком состоянии. Поэтому есть опасность его протекания. Серная кислота – очень агрессивная жидкость. Также в процессе эксплуатации выделяются едкие газы. Это значит, что АКБ нельзя устанавливать в салоне автомобиля, только под капотом.

Водителю нужно периодически следить за уровнем заряда батареи и плотностью электролита. Если батарею перезарядить, то она закипает. Вода испаряется и ее нужно периодически доливать в отсеки. Используется только дистиллированная вода.

Нельзя допускать падения уровня заряда ниже 50%. Полный разряд гарантированно погубит устройство, так как происходит глубокая сульфатация пластин (образования сульфата свинца).

Хранить и эксплуатировать АКБ нужно в строгом вертикальном положении, чтобы электролит не вытекал, и пластины не замкнули между собой. Замыкание также может произойти и в результате осыпания пластин.

В холодное время года аккумулятор обычно снимают с машины, чтобы он не замерз. Это может случиться с жидким электролитом. Холодная АКБ также хуже работает.

Гелевые АКБ

Гелевые АКБ работают по таким же принципам, что и обычные свинцово-кислотные. Только электролит внутри находится не в жидком, а в гелевом состоянии. Этого удалось добиться в результате добавления силикагеля с содержанием кремния. Силикагель удерживает электролит внутри. Он разделяет положительные и отрицательные пластины, т.е. выполняет функции сепаратора. Для изготовления пластин используется только высокоочищенный свинец без каких-либо примесей. Плотное расположение пластин и силикагеля обеспечивает низкое сопротивление, а следовательно, быстрый заряд и высокие токи отдачи (800-1000А на стартер при запуске).

Гелевая АКБ

Наличие силикагеля также дает одно большое преимущество – батарея не боится глубоких разрядов.

Процесс сульфатации в таких АКБ протекает медленнее. Образовавшиеся газы остаются внутри. При слишком интенсивном газообразовании излишки газов выходят через специальные клапаны. Это плохо сказывается на емкости батареи, но не критично. Доливать ничего не нужно. Гелевые АКБ относятся к классу необслуживаемых.

Преимущества и недостатки

Плюсов гелевых АКБ больше, чем минусов. Благодаря тому, что электролит внутри находится в состоянии геля, батарею можно безопасно эксплуатировать практически в любом положении и месте. Ничего не проливается, как это может случиться с жидким электролитом. Даже при повреждении корпуса емкость батареи не снижается.

Срок службы гелевой батареи при правильном уходе составляет около 10-14 лет. Так как процесс сульфатации происходит медленно, пластины не осыпаются, и храниться такая батарея может до 3-х лет без подзарядки и большой потери емкости. В год обычно уходит 15-20% заряда.

Гелевая батарея может выдержать до 400 полных разрядов. Это опять же достигается благодаря состоянию электролита. Уровень заряда быстро восстанавливается.

Низкое сопротивление позволяет отдавать высокие пусковые токи, обеспечивая высокую эффективность работы.

К недостаткам относится чувствительность к перезаряду и короткому замыканию. Поэтому на таких батареях указывают допустимые параметры напряжения при зарядке. Заряжать также нужно напряжением в 10% от емкости батареи. Даже небольшое перенапряжение может привести к ее выходу из строя. Поэтому с такими АКБ рекомендуется использовать специальные зарядные устройства.

На сильном морозе силикагель также может замерзнуть и потерять в емкости. Хотя мороз гелевые АКБ выдерживают лучше, чем обычные АКБ.

Одним из главных недостатков также является высокая стоимость гелевых батарей в сравнении с простыми.

AGM аккумуляторы

Принцип работы AGM аккумуляторов такой же, как у двух предыдущих типов. Главное отличие в устройстве сепараторов и состоянии электролита. Между свинцовыми пластинами находится стекловолокно, которое пропитано электролитом. AGM так и расшифровывается Absorbed Glass Mat или Абсорбированное стекловолокно. Для пластин также используется только чистый свинец.

Стекловолокно и пластины плотно прижаты друг к другу. Электролит удерживается благодаря пористости материала. Создаётся низкое сопротивление, которое влияет на скорость зарядки и высокий ток при отдаче.

Такие батареи также относятся к необслуживаемым аккумуляторам. Сульфатация проходит медленно, пластины не осыпаются. Электролит не течет и практически не испаряется. Излишки газов выходят через специальные клапаны.

AGM аккумулятор с цилиндрическими отсеками

Еще одной особенностью AGM батарей является возможность скручивания пластин в рулоны или спирали. Каждый отсек имеет форму цилиндра. Это позволяет увеличить площадь взаимодействия и повысить устойчивость к вибрации. Батареи в таком исполнении можно увидеть у известной марки OPTIMA.

Преимущества и недостатки

AGM аккумуляторы можно эксплуатировать и хранить в любом положении. Корпус герметичен. Нужно следить только за уровнем заряда и состоянием клемм. Храниться устройство может 3 года, при этом теряя только 15-20% заряда в год.

Такие АКБ отдают высокие пусковые токи до 1000А. Это в несколько раз выше обычных.

Полные разряды не страшны. Батарея выдерживает 200 разрядов под ноль, до 500 разрядов на половину и 1000 разрядов на 30%.

AGM батареи лучше всех остальных работают при низких температурах. Даже при сильном морозе характеристики не снижаются. Также хорошо переносят высокие температуры до 60-70°C.

Как и гелевые аккумуляторы, AGM чувствительны к зарядке. Небольшое превышение тока выводит батарею из строя. Выше 15В уже критично. Также нельзя допускать короткого замыкания. Поэтому нужно всегда использовать специальное зарядное устройство.

Стоят AGM батареи в несколько раз больше обычных, даже дороже гелевых.

Выводы

Даже при таких значительных плюсах гелевые и AGM аккумуляторы не смогли потеснить свинцово-кислотные АКБ. Последние более доступные по цене и вполне справляются со своими задачами на автомобиле. Даже в холодное время года стартеру достаточно 350-400А, чтобы запустить двигатель.

На автомобиле AGM или гелевые АКБ будут актуальными только при наличии большого количества энергозатратных потребителей. Поэтому более широкое применение они нашли в качестве накопителей энергии от солнечных батарей, ветровых станций, в домах или как источник энергии и в различных переносных устройствах.

Источник