Что такое гелиевый аккумулятор для авто

Что такое гелевый аккумулятор и какие у него плюсы и минусы?

Технологии в производстве аккумуляторных батарей постоянно развиваются. Они становятся все более мощными и надежными. Применение GEL-технологии позволило создать гелевый АКБ, который по многим параметрам превосходит обычные свинцово-кислотные с жидким электролитом внутри. На автомобилях подобные устройства применяются уже достаточно давно и многие автолюбители высоко оценили их эффективность.

История развития

Обратимся немного к истории создания GEL-аккумуляторов. Как и многие другие современные передовые технологии гелевые батареи пришли в автомобилестроение из военной промышленности, а точнее, из авиации. Дело в том, что АКБ с жидким электролитом невозможно применять на самолетах, так как при совершении различных маневров электролит может просто вытечь. Также батареи должны выдерживать частые перепады температуры. Выходом стали АКБ с электролитом в гелевом состоянии. Только не нужно путать понятия «гелевый» и «гелиевый», так как последний подразумевает применение газа гелия, а не вязкую субстанцию.

Гелевый АКБ

Начало создания гелевых АКБ относится к послевоенным годам в Германии. Сын аптекаря Яков Зонненшайн подрабатывал фотографом. Для вспышки ему приходилось таскать тяжелый аккумулятор с жидким электролитом, который постоянно расплескивался и портил одежду. Ему пришла идея загустить жидкость, добавив силикагель и формалин. Формалин выступал в роли стабилизатора, а силикагель – загустителя. Затем появилась фирма «Зонненшайн», которая долгое время была монополистом и единственным производителем батарей данного типа.

Устройство гелевых аккумуляторов

Принцип работы гелевых АКБ ничем не отличается от обычных свинцово-кислотных батарей, но они превосходят их по многим параметрам. Хотя у них есть свои особенные условия эксплуатации. Гелевый аккумулятор имеет большую емкость, долговечность и способен отдавать большой пусковой ток при запуске двигателя.

В них также применяются свинцовые пластины и электролит, которые вступают друг с другом в реакцию. Только электролит находится не в жидком состоянии, а в виде геля. Для этого добавляется специальный силиконовый состав.

Гелевый аккумулятор имеет герметичный корпус, то есть является необслуживаемым. Корпус состоит из шести отсеков или банок. Для пластин применяется только свинец высокой очистки. Сам электролит в виде геля выполняет функцию сепаратора или диэлектрика, который разделяет плюсовые и минусовые пластины. Положительные и отрицательные пластины располагаются параллельно. В процессе эксплуатации он затвердевает, исключая осыпание свинцовых пластин. Этим также объясняется устойчивость к полному разряду. Все шесть банок сверху соединяются перемычками.

Таким образом, составными элементами гелевых АКБ являются:

• высокопрочный и герметичный пластиковый корпус;
• отрицательные и положительные электроды внутри;
• электролит;
• клапаны для отвода газов;
• клеммы.

Работа гелевых аккумуляторов

Благодаря низкому внутреннему сопротивлению гелевые АКБ способны быстро заряжаться и также отдавать большой пусковой ток. Пластины из свинца высокой очистки плотно обволакиваются густым электролитом. Это не дает осыпаться активной массе и препятствует образованию соединений сульфата свинца, как это происходит в обычных свинцово-кислотных батареях.

В процессе работы аккумулятора происходит химическая реакция между пластинами и электролитом, в результате которой вырабатывается необходимый электрический ток. Когда аккумулятор стоит без дела, то происходит процесс сульфатации (образования сульфата свинца), но в гелевых аккумуляторах он происходит очень медленно. За год теряется около 20% заряда. При правильной эксплуатации гелевый аккумулятор исправно прослужит до десяти лет.

Особенности эксплуатации гелевых АКБ

Хотя электролит и находится в состоянии геля внутри батареи, он также может кипеть и выделять газы. Для этого и предназначены клапаны, которые при необходимости сбрасывают давление. Кипение электролита может произойти из-за высокой нагрузки на АКБ (например, большой ток от генератора автомобиля). Если защитного клапана нет, то батарея может просто вздуться и разрушится. Нужно регулярно следить за уровнем и режимом заряда батареи.

Также гелевые аккумуляторы очень чувствительны к режиму заряда. Повышенное напряжение и сила тока при заряде устройства и при эксплуатации может вывести его из строя. Именно поэтому для гелевых АКБ нужны специальные зарядные устройства, которые настраиваются на определенную силу тока.

Гелевые АКБ хорошо показывают себя при низкой температуре в холодное время года. Устройство стабильно держит заряд и не разряжается, как это часто происходит с жидкими свинцово-кислотными батареями. Но снижается способность давать большой пусковой ток для старта. Электролит просто может затвердеть при очень сильном морозе от -30°C и ниже. Также гелевые АКБ бояться перегрева от внешних источников тепла, например, от мотора.

Гелевые АКБ выдерживают больше сеансов заряда-разряда. Это делает такие устройства уникальными по характеристикам. Даже при большой потере заряда батарея восстанавливается и работает дальше, поэтому срок ее эксплуатации в два раза больше. Гелевый аккумулятор прекрасно держит заряд. Может храниться до трех лет без подзарядки практически в любом положении кроме перевернутого.

Также GEL-устройства чувствительны к короткому замыканию в цепи. Даже небольшой перепад может вывести аккумулятор из строя.

Срок службы устройства около 10 лет, но на него напрямую влияют условия эксплуатации. Постоянные слишком высокие или низкие температуры, недозаряд или перезаряд устройства уменьшают его.

Отличие гелевых от AGM аккумуляторов

Отдельно стоит сказать про различия между GEL и AGM аккумуляторов. Очень часто их путают между собой, хотя они имеют различия в конструкции и в характеристиках. AGM в сокращении означает Absorption Glass Matt (абсорбированные стекловолоконные пластины или элементы).

И в гелевых, и в AGM электролит находится в твердом состоянии, но в последних применяются в качестве сепараторов стекловолокно, которое пропитано электролитом. Стекловолокно также исключает замыкание между пластинами и их осыпание. В стекловолокно добавляется алюминий, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление. Также пластины и стекловолоконные сепараторы могут быть скручены в спираль, что повышает виброустойчивость и эффективность.

Особенности зарядки

Ввиду высокой чувствительности к перепадам напряжения, для зарядки гелевых АКБ используются специальные устройства. У них есть возможность регулировки напряжения и силы тока. Чтобы не допустить перезаряд, эти приборы имеют функцию выключения при полном заряде батареи. Есть защита от перегрева, учет окружающей температуры, стабильное напряжение. Зарядные устройства для GEL-аккумуляторов могут иметь все эти функции или ограничиваться некоторыми из них.

Зарядное устройство для гелевого АКБ OPTIMA

Для зарядки нужно выставлять силу тока, которая будет равна 10% от емкости батареи. Например, при емкости 60 А/ч необходимо выставить ток 6 ампер. Значение емкости конкретного аккумулятора можно посмотреть на корпусе. Обычно там же указывается и другая важная информация. Длительность зарядки составляет около 10-12 часов. Для быстрой зарядки можно увеличить ток на 30% от емкости, но это не рекомендуется. Напряжение не должно превышать показатель 14,4 В. Если будет больше, то внутри начнется процесс разрушения. Гель просто станет таять и стечет вниз от пластин, что снизит работоспособность.

Преимущества и недостатки

Гелевые АКБ имеют немало плюсов, среди них:

• длительный срок эксплуатации (около 10 лет);
• больше циклов разряд/заряд и порядка 400 полных разрядов;
• хранение АКБ без большой потери емкости до 3 лет;
• высокая эффективность;
• безопасность, т.к. электролит не вытекает;
• прочный и герметичный корпус, возможность эксплуатации в разных положениях.

Но есть и свои некоторые недостатки:

• нужно контролировать напряжение и силу тока при зарядке, не допускать замыкания в цепи;
• электролит чувствителен к сильным морозам;
• высокая цена в сравнении с обычными свинцово-кислотными батареями, в три-четыре раза дороже обычных.

Гелевые аккумуляторы прекрасно показали себя в работе. Это отметили многие водители. Но есть и свои недостатки в виде высокой цены и капризов в эксплуатации. Если эти недостатки будут устранены, получится идеальный аккумулятор. Но и сейчас при правильном уходе и обслуживании они будут эффективно работать на протяжении многих лет.

Источник

Что такое гелевый аккумулятор для автомобиля?

Гелевый аккумулятор, предназначенный для пуска силового агрегата машины, отличается повышенными характеристиками энергоемкости и увеличенным сроком службы. Устройство приспособлено к длительной работе в условиях вибраций и переменных нагрузок. При этом батарея требует соблюдения режимов зарядки, что ограничивает распространение изделий.

Что такое гелевый АКБ

Гелевым аккумулятором называется свинцово-кислотный источник постоянного тока, предназначенный для установки на автомобилях и в стационарных агрегатах. Отличием является отказ от жидкого электролитического состава в пользу загущенного вещества, состоящего из серной кислоты и дистиллированной воды.

Применение геля позволило отказаться от периодического обслуживания устройства, связанного с измерением плотности и добавлением в электролит воды. Герметичный корпус позволяет перевозить источники питания в самолетах или заряжать в замкнутом помещении.

Конструкция

В конструкцию аккумуляторной ячейки входят следующие элементы:

• клеммы или полюсные штыри, которые используются для подключения нагрузки или зарядного устройства;
• отрицательный электрод плоской конфигурации;
• положительная пластина трубчатого типа;
• сепаратор из специального материала, пропитанный загущенным электролитом.

Пластиковый корпус источника тока выполняется из ударопрочного полипропилена, герметичная конструкция исключает вытекание электролитического вещества при длительной эксплуатации изделия под наклоном. Находящийся внутри корпуса электролит удерживает образующиеся при работе газы, предусмотрен предохранительный клапан для сброса избыточного давления.

Для снижения подвижности электролита используется двуокись кремния, которая не изменяет электрохимических характеристик раствора.

Характеристики Gel-аккумуляторов

При покупке гелевого аккумулятора требуется учитывать следующие характеристики:

1. Номинальная емкость, измеренная в А*ч (ампер в час). Параметр указывает на интервал времени, в течение которого батарея способна отдавать ток силой 1 А. Например, аккумулятор Delta GX 12-55 обладает емкостью 55 А*ч. Существуют изделия емкостью 230 А*ч и более, предназначенные для установки на грузовой транспорт.
2. Ток холодной прокрутки, указывающий на максимальную силу напряжения в цепи на протяжении нескольких десятков секунд. От параметра зависит способность аккумулятора запустить силовой агрегат. Батарея Delta GX 12-100 обеспечивает ток 900 А при температуре воздуха 25°С.
3. Допустимый ток в цепи зарядки, определяющий время восстановления работоспособности. Для аккумулятора Delta GX 12-100 нормой считается ток силой до 20 А.
4. Показатель саморазряда при температуре +20…+25°С. Например, изделие Sonnenschein a512/40 A разряжается на 9% за каждые 3 месяца хранения на складе.
5. Рабочее напряжение батареи. Для автомобилей используются 12-вольтовые аккумуляторы, допускается соединение 2 источников по последовательной схеме для повышения напряжения (используется на грузовых автомашинах).
6. Масса и габариты изделия, позволяющие подобрать источник питания для автомашины или стационарной установки.
7. Полярность и тип крепления к аккумуляторной площадке.

Маркировка гелевых АКБ

На верхней крышке корпуса находится этикетка, на которой указаны характеристики источника питания и написана дата изготовления. Каждый производитель использует собственную систему кодировки даты. Например, изделия компании Optima имеют маркировку из 4 цифр вида ABCD, где A указывает на год выпуска, а BCD информирует покупателя о дне производства (отсчет идет с начала года). Надпись вида 7156 указывает на 2017 г. выпуска, батарея собрана в 156 день года.

Для изделий Delta используется код из 2 букв и 2 цифр. Буквы отображают год и месяц выпуска, а цифры позволяют определить день сборки. Например, код AA11 указывает на изделие, выпущенное 11 января 2011 г. Для последующих месяцев и годов используются латинские буквы в алфавитной последовательности. Копания Varta использует для кодировки 4-6 цифр в обозначении, нанесенном на кожух аккумулятора. Цифры обозначают год и месяц сборки соответственно.

Срок службы

Разработчики гелевых аккумуляторов заявляют максимальный срок службы до 10 лет, но условия эксплуатации способны снизить показатель в 2-3 раза. При использовании изделия в условиях низких температур (-30°С и холоднее) наблюдается ускоренное разрушение электродов и электролита. Негативное влияние оказывает и повышенная температура (более 50°С), способствующая испарению воды из гелевого электролитического состава.

Для обеспечения срока службы, заявленного производителем, необходимо соблюдать условия эксплуатации гелевой батареи:

• использовать в диапазоне температур -30…+50°С;
• проводить зарядку специальным устройством;
• не допускать регулярных глубоких разрядов;
• устанавливать изделие в зоне с пониженной влажностью;
• избегать перезарядки и неполноценной зарядки аккумулятора.

Перегрев дополнительно ускоряет коррозионные процессы, разрушающие поверхность положительных и отрицательных пластин.

Плюсы и минусы гелевых аккумуляторов

К числу достоинств аккумуляторов гелевого типа относят следующее:

1. Устройство не требует пополнения запаса электролита или воды при нормальных условиях работы. Открывать банки и заправлять дистиллированную воду требуется только при попытке восстановления батареи.
2. Залитый между пластинами гель является диэлектрической прокладкой между положительными и отрицательными электродами. Вещество дополнительно препятствует выкрашиванию активной массы, что позволяет использовать аккумулятор в условиях повышенных вибрационных нагрузок.
3. В моторный отсек не попадают агрессивные пары серной кислоты. Испарившиеся вещества и газообразные продукты реакции остаются замкнутыми в геле, а затем используются при работе батареи. Поскольку аккумулятор не выделяет водорода (который образует с кислородом воздуха взрывоопасные смеси в широком диапазоне концентрации), то допускается применять устройство в бытовых источниках бесперебойного или аварийного питания.
4. Допускается работа устройства в наклоненном состоянии, аккумулятор выдерживает кратковременный переворот на 180°.
5. Пластина выполняется из химически чистого свинца, который способствует снижению внутреннего сопротивления и ускоряет зарядку.
6. Высокий пусковой ток (зависящий от температуры окружающей среды).
7. Увеличенный срок эксплуатации. В отличие от аккумулятора с жидким электролитом, работающего 2-4 года, гелевое устройство функционирует до 10 лет (при соблюдении рекомендаций производителя).
8. Возможна глубокая разрядка батареи без риска повреждения конструкции.

1. Увеличенная стоимость, в 2-3 раза превышающая цену стандартного источника питания с жидким электролитом.
2. Для зарядки требуется установить точные значения силы тока и напряжения. При повышении напряжения в цепи питания (например, при неисправности регулятора на автомобильном генераторе) происходит необратимое разрушение конструкции аккумулятора. Разница в 1-2 В по сравнению с требуемым значением напряжения приводит к падению емкости на 30-40%.
3. При уменьшении температуры до -30°С и ниже наблюдается замерзание геля, который превращается в хрупкий материал. Жидкий электролит начинает вытекать из затвердевших оболочек в нижнюю часть корпуса батареи.
4. Необходимо применение дополнительного контроллера, регулирующего параметры тока в цепи питания. Устройство ставится на клемму и регулируется в зависимости от емкости аккумулятора.

Отличие гелевых батарей от кислотных и AGM

В стандартных аккумуляторах используется жидкий электролит, состоящий из дистиллированной воды и серной кислоты. Для повышения эффективности работы и снижения расхода воды в материал пластин стала вводиться сурьма, впоследствии вытесненная кальцием. Для повышения устойчивости к глубоким разрядам в состав вещества электродов добавляется серебро.

Получившиеся батареи относятся к категории малообслуживаемых, доливка дистиллированной воды в процессе эксплуатации не требуется.

От устройств серии AGM (также являющихся свинцово-кислотными) напряжением 12 Вольт гелевое устройство отличается текучестью электролита. В изделиях AGM жидкость находится в порах сепараторов, выполненных из специального кислотоустойчивого стеклопластика. Структура элементов обеспечивает удержание жидкости за счет капиллярного эффекта.

Предусмотрены специальные полости увеличенного размера, предназначенные для сбора газообразных продуктов, формирующихся в ходе электрохимической реакции.

Преимуществом устройств AGM является устойчивость к деградации электродов и электролита при глубоких разрядах. Эффект достигается за счет уплотнения пакета, собранного из свинцовых пластин и стеклопластиковых сепараторов. Плотно контактирующие поверхности не допускают испарения воды и выпадения активной массы в осадок.

Зарядка гелевых аккумуляторов

Аккумулятор гелевого типа для автомобиля восприимчив к параметрам электрического тока, подведенного к клеммам. Запрещается использовать стандартные зарядные блоки для обычных свинцово-кислотных устройств. Необходимо приобрести специальное оборудование, позволяющее вручную корректировать характеристики электрического тока.

В конструкции устройства предусмотрен контроллер, автоматически регулирующий параметры зарядки в зависимости от температуры аккумуляторной батареи.

Последовательность действий при обслуживании гелевого аккумулятора:

1. Снять источник тока с машины, а затем подсоединить кабели от зарядного блока с соблюдением полярности (для положительной клеммы используется зажим из красного пластика).
2. Установить вручную силу тока в цепи зарядки, которая должна составлять 10% от номинальной емкости (например, для изделия емкостью 54 А*ч требуется выставить значение 5,4 А). Для контроля параметра используется цифровой или аналоговый прибор, установленный на корпусе. Если требуется выполнить ускоренное восстановление емкости, то сила тока повышается до 30% от номинальной емкости. Часто использовать ускоренный алгоритм не рекомендуется (на корпусе указывается порог силы тока в цепи зарядки, параметр Max Initial Current).
3. Отрегулировать напряжение в цепи питания на уровне до 14,5 В (точное значение нанесено на заводской бирке в графе Cycle Use). При повышении параметра происходит размягчение геля, что приводит к утрате электрохимических характеристик.
4. Зарядка источника питания для авто занимает до 12 часов. Если батарея не используется или смонтирована в источнике аварийного питания, то требуется проводить подзарядку устройства. Допустимое напряжение в цепи указывается на заводской этикетке в графе Standby Use.

Зарядка для гелевых АКБ своими руками

Самодельное зарядное устройство для автомобильного АКБ гелевого типа строится на базе понижающего трансформатора, работающего совместно с полупроводниковым выпрямительным блоком. Вводится регулятор тока и напряжения, построенный на основе микросхемы (например, изделие L200CV от ST Microelectronics).

В конструкции предусматриваются дополнительные сопротивления, позволяющие регулировать силу тока в выходной цепи. Для контроля параметров устанавливается амперметр и вольтметр, все детали размещаются в закрытом корпусе.

Обслуживание аккумулятора

Устройство не требует периодического обслуживания в процессе эксплуатации. Если наблюдается падение емкости, сопровождаемое раздуванием корпуса, то необходимо снять пластиковые заглушки и осмотреть банки. При обнаружении осыпавшегося из-за недостатка воды электролита дальнейшая эксплуатация аккумулятора не рекомендуется.

Восстановить изделие путем добавления электролита не удается, специальных реагентов для повторной активации вещества не существует.

Можно ли в гелевый аккумулятор залить электролит или воду

Для восстановления рабочих параметров батареи допускается доливка в банки дистиллированной воды (электролит вводить не рекомендуется). Перед началом доливки необходимо отключить источник питания от внешней цепи. Затем потребуется снять пластиковую крышку и удалить резиновые заглушки, закрывающие банки.

Жидкость наносится носиком шприца или резиновой груши по 2-3 мл на поверхность сепараторов, а затем устройство выдерживается 8-10 часов (для пропитывания разделительных пластин раствором).

Если вся жидкость впиталась, то необходимо добавить еще 2-3 мл воды.

Процедура повторяется до момента прекращения впитывания раствора, излишки жидкости удаляются шприцем. Провести замер напряжения на клеммах, а затем подсоединить внешний блок питания. После зарядки малым током параметры аккумулятора частично восстанавливаются, но емкость снижается на 30-50%. Длительная эксплуатация изделия не рекомендуется, поскольку батарея не обеспечит уверенного пуска мотора.

Источник