Гелевый электролит свинцовых аккумуляторов

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

Аккумуляторы и батареи

Информационный сайт о накопителях энергии

Свинцово гелевые аккумуляторы

Свинцовые аккумуляторы, состоящие из свинцовых обкладок, помещенных в раствор серной кислоты определенной концентрации известны всем, кто знаком с техникой. Если превратить электролит в холодец, получится гелевый элемент. Но, как холодец, состав заливается в форму – банку, застывает, обволакивая электродные пластины из свинца.

Какой аккумулятор лучше гелевый или свинцово-кислотный

Продолжая аналогию с холодцом – желеобразная масса обволакивает токопроводящие пластины. Агрессивное действие кислоты купируется, так как пластины полностью покрыты составом. Он и сепаратор, и поглотитель газов, и источник зарядов. Исключены протечки и испарения даже в перевернутом виде или с трещиной в корпусе.

Все достоинства – постоянно закрытые пластины, исключено короткое замыкание, окисление, потому и гарантийный срок 5 лет. Гель используется как инертный сепаратор. Но случись – превысили напряжение, разогрели массу, и она потекла. Уже нет защиты пластин, контакта, возможно короткое замыкание.

Какой аккумулятор выбрать для авто, гелевый или свинцово-кислотный? Главное условие для использования не текучих батарей – обеспечить правильную эксплуатацию. Разогреть желеобразную массу может незначительное превышение напряжения в бортовой системе авто. В изделиях российского автопрома и заграничных авто б/у иногда отказывают реле напряжения. Любой сдвиг разности потенциалов в большую сторону вызовет невозвратное таяние геля. Уже нет аккумулятора.

Зарядка свинцового аккумулятора проста, но опасна для гелевых батарей. Чем отличается процесс? Предельным напряжением и регулируемым током. Лучше использовать специальное или универсальное ЗУ.

Суровой зимой заряженный кислотный аккумулятор не перемерзнет, плотность электролита не позволит. А гелевый может превратиться в чешуйчатую массу, растеряв свои выдающиеся качества.

Гелевый аккумулятор будет работать лет 12-15, если создать ему идеальные условия. Гарантия на батарею от производителя 5 лет. Но и стоимость хорошей батареи от известных американских и немецких производителей в среднем 18 тысяч рублей. За эту сумму можно купить несколько неприхотливых жидких свинцово-кислотных аккумуляторов.

Однако для владельцев лодочных моторов, мотоциклов и скутеров гелевый аккумулятор – спасение. Он работает даже в перевернутом виде. При аварии едкий электролит не растечется. В воде герметичный блок не нарушит экологию. Правда за режимом эксплуатации нужно следить. Нагретая герметичная банка не успевает поглощать выделяющийся газ. Если раздуло гелевый свинцовый аккумулятор, он годится только на утилизацию.

Есть область, где гелевые аккумуляторы вытесняют свинцово-кислотные. В штабелерах и другой складской технике, там, где требуется отдача энергии долго и равномерно, больше подходят новые батареи. Отличие их в большей эффективности. Жидкостные системы отдают полученный заряд на 80 %, а гелевые на 90%.

Зарядное устройство для герметичных свинцовых гелевых аккумуляторов

Заряжать гелевые АКБ обычным ЗУ для свинцовых жидких аккумуляторов нельзя. Для них нужно устройство, отвечающее следующим требованиям:

• Первый этап зарядки ведется при постоянном токе силой 0,1 С20, где С20 – цифровое значение емкости аккумулятора. При этом напряжение поднимается до номинального для батареи.
• При постоянном напряжении продолжается зарядка с убывающей силой тока до 0,02 С20.
• Одновременно контролируется температура в банках с выводом показаний на корпус прибора.

То есть ЗУ должно иметь регулируемые параметры тока и напряжения и электронную плату слежения за процессом, для того чтобы не перегреть батарею и вовремя остановить зарядку.

Если нет специального зарядного устройства, можно воспользоваться обычным. Но при этом собирается схема их двух аккумуляторов, соединенных параллельно. Первый выступает в роли трансформатора, сглаживает параметры напряжения. Подключение ЗУ ведется через дополнительный прибор. Условие – на первых минутах зарядки нужно проверить нагрев гелевого аккумулятора. Если нагрева нет, можно зарядить, систематически вручную контролируя напряжение на клеммах и температуру. Если батарея сразу начала греться, вздулась – она пришла в негодность.

Видео

Предлагаем посмотреть обзор гелевых свинцовых аккумуляторов.

Источник

Особенности гелевого аккумулятора, его отличия от свинцово-кислотного

В последнее время автолюбители часто задаются вопросом, чем хороши гелевые аккумуляторы и насколько будет оправданным именно такое приобретение для автомобиля. Благодаря активным рекламным кампаниям со стороны производителей этой разовидности АКБ, многие считают их самыми лучшими и желают купить, невзирая на их довольно высокую стоимость. Также начинающие водители интересуются тем, какой аккумулятор лучше, гелевый или кислотный. Поэтому лучше всего будет подробно рассказать о характеристиках гелевых аккумуляторов именно в их сравнении со свинцово-кислотными АКБ.

Вспоминаем кислотные аккумуляторы

Для начала не помешает вкратце вспомнить о том, как устроена свинцово-кислотная батарея. Внутри нее находится пакет пластин, имеющих минусовой и плюсовой полюса, а между пластинами — пластиковая проложка, не дающая им замыкаться друг с другом. Итого — 6 стандартных «банок» и 6 пакетов пластин, залитые жидким электролитом.

Электролит имеет следующий состав: 35% серной кислоты и 65% дистиллированной воды. Именно электролит, взаимодействуя со свинцовыми пластинами, позволяет накапливать заряд. Вода поглощается, плотность кислоты растет.. Таким образом происходит накопление заряда внутри кислотных АКБ с выходным напряжением 12 вольт.

Когда происходит разряд такой батареи, серная кислота оседает на свинцовых пластинах, и в аккумуляторе становится больше воды. Если она относится к категории обслуживаемых, в нее можно залить свежий электролит для восстановления рабочих характеристик.

Плюсы и минусы кислотной аккумуляторной батареи

Плюсы:

• Умеренная цена , до 5000 рублей.
• Срок службы 5-6 лет (при условии хороших показателей емкости).
• Среди свинцово-кислотных АКБ есть более усовершенствованные, необслуживаемые варианты , где пробок сверху нет, а электролит «запечатан» внутри. Он испаряется, так как внутри есть вода, но выйти из банки не может, конденсируясь вниз.
• У стойчивы к средним перезарядам . Его можно заряжать от 14,4 до 16 В, и он выдержит, несмотря на высокую нагрузку. Главное — не давать ему высокий ампераж при таком напряжении.

Минусов у них, все-таки, больше:

• Если батареи обслуживаемые, нужно постоянно следить за тем, какой уровень и плотность имеет электролит . Без постоянного контроля «кислотник» быстро выйдет из строя, и восстановление аккумулятора станет невозможным.
• Может замерзнуть в холодных условиях . Например, если разряжен в ноль, и ударили морозы 20-30°С.
• При перезарядке он может взорваться . Если электролит сильно кипит, достаточно только одной искры для того, чтобы произошел взрыв с выделением летучего водородного газа.
• Пластины могут осыпаться, и емкость сразу падает . В этом случае «реанимировать» батарею также будет невозможно.
• Недопускается переворачивать АКБ вверх ногами и набок ( пластины оголятся и перегреются, а электролит может вытечь). Хранить и эксплуатировать — только в вертикальном положении.
• Нельзя использовать в салоне автомашины из-за того, что выделяется сероводородный газ, ядовитый и опасный для здоровья.

Гелевые аккумуляторные батареи с выходным напряжением 12 В имеют бесспорные преимущества перед свинцово-кислотными. Особенно в плане безопасности. Рассмотрим вначале их главные особенности и химическую структуру.

Как устроен гелевый аккумулятор

Устройство гелевого аккумулятора значительно отличается от устройства его кислотного предшественника. Главное отличие — вместо жидкости внутри находится плотная структура в виде геля. Такая структура обеспечивается тем, что в электролит добавляется оксид кремния.

Гель выполняет и роль сепаратора (разделителя) между пластинами во избежание короткого замыкания между ними. Он плотно «держит» электролит и пластины, как бы запечатывая их внутри себя. Все это выглядит для покупателя очень заманчиво. Но перед тем, как приобретать гелевый аккумулятор для авто, плюсы и минусы такого варианта также не помешает рассмотреть более подробно.

Достоинства и недостатки гелевых батарей

Плюсы:

• Гелевые АКБ заряжаются быстрее кислотных , потому что их пластины сделаны из очищенного свинца, имеющего низкое сопротивление.
• На вопрос о том, как обслуживать гелевый аккумулятор , можно смело ответить, что никакого дополнительного обслуживания он не требует , потому что относится к категории необслуживаемых.
• Заряд и разряд у него будет выше, а следовательно, будут сильнее и пусковые токи, до 1000 А . У «кислотника» их максимальный уровень составляет 300-400А.
• Отсутствие жидкого электролита и опасных для жизни и здоровья испарений — огромное преимущество: гелевые АКБ можно класть набок и даже переворачивать «вверх ногами».
• Гелевый аккумуляторустойчив к глубоким разрядам вследствие запечатанных пластин — пластины, находящиеся в глубоко запечатанном состоянии, не осыпаются.
• Можнодержать его в режиме ожидания год или даже два года . Жидкости внутри нет, поэтому никаких «сверх-химических» реакций не происходит. Рекомендуется подзаряжать его раз в год при отсутствии эксплуатации.
• Такая АКБ долговечнее свинцово-кислотной, может служить от 8 до 15 лет .

Однако, несмотря на все преимущества, минусы у таких аккумуляторов тоже есть:

• Высокая стоимость . Гелевые АКБ емкостью 60 Ач стоят от 20 000 рублей за одну штуку. Это в четыре раза дороже, чем любой «кислотник».
• Они боятся высокого напряжения . Им необходимо заряжаться токами не больше 14,4-15 вольт. Если заряжать током 15,3 В, то очень быстро начнется процесс разрушения аккумулятора. Гель при напряжении выше 15 вольт начинает таять и становится жидким, а в прежнее состояние его вернуть невозможно.
• При температурах ниже -50°С гель превращается в кристалл, замерзает, становится ломким и не держит электролит внутри . Емкость падает, и «оживить» батарею невозможно.
• Если планируется установка в автомобиль гелевой АКБ, необходимо будет приобрести две дополнительные защитные клеммы с реле-регулятором — для того, чтобы эта система «страховала» батарею от опасных для нее уровней напряжения. Если докупать две клеммы, стоить они будут около 3000 рублей.

Последний пункт из разряда «минусов» нуждается в дополнительном разъяснении. Будет полезно узнать и учесть определенные особенности устройства отечественных автомобилей. Точнее, слабость конструкции их реле-регуляторов, которые могут выйти из строя в любое время. Если это произойдет, и системы контроля напряжения не будет, гелевая АКБ безвозвратно потеряет свою пригодность к работе. Для этого и нужны защитные клеммы с дополнительным реле-регулятором, который возьмет на себя функции «местного» реле в случае, если его исправность будет нарушена.

«Кислотник» или «гель»?

Ответ на данный вопрос кроется, большей частью, в финансовых возможностях и личных предпочтениях покупателя. Взвесив свои финансы, можно понять, что будет являться наиболее предпочтительным. С одной стороны, не стоит бояться обслуживаемых вариантов аккумуляторов. Современные кислотные батареи бывают и частично обслуживаемыми: просто заправьте их раз в год дополнительной порцией электролита, либо дистиллированной воды.

Однако для того, чтобы определить плотность жидкости внутри АКБ, нужен определенный опыт, знания и навыки. К тому же, необходимость даже такого контроля на современном этапе приемлют не все водители.

Если потребителя не смущает высокая стоимость гелевой батареи, можно приобрести ее и спокойно ездить. Но важно не забыть о дополнительном реле-регуляторе, без которого такой аккумулятор устанавливать нельзя. Особенно, если речь идет об автомобилях отечественного производства.

Проверяем батарею при покупке

Нагрузочной вилкой

Итак, если решение о приобретении гелевой АКБ принято окончательно, следует знать о том, как проверить гелевый аккумулятор непосредственно перед его приобретением в магазине. Речь идет об обязательной проверке с помощью нагрузочной вилки, которую должен уметь проводить любой продавец. Не стоит покупать АКБ без надлежащей проверки ее работоспособности.

При проверке аккумулятора нагрузочной вилкой она «забирает» у него часть тока. Во время процесса такого тестирования важно помнить о том, что в течение 30 секунд по евростандарту (либо 10-15 секунд по российскому ГОСТ) напряжение в батарее не должно упасть ниже 9 вольт . После этого оно должно быстро восстановиться до исходного уровня 12,6-12,7 В . Если тестирование пройдено успешно, напряжение во время подключения вилки не падает ниже, а после — быстро восстанавливается.

В случае, если U «проседает» до 8 В и ниже, а потом восстановления не происходит, такую батарею покупать не рекомендуется. Это означает то, что она, скорее всего, долго пролежала на складе без использования, и уровень ее емкости значительно упал.

Цифровым вольтметром

В процессе эксплуатации гелевой батареи важно проведение самостоятельной диагностики уровня ее напряжения — для того, чтобы не пропустить того момента, когда она будет нуждаться в том, чтобы зарядиться:

• откройте съемную крышку батареи ;
• осторожно проведите отсоединение вначале минусового, а затем плюсового ее полюсов ;
• подведите цифровой тестер (вольтметр) к аккумулятору, соблюдая полярность ;
• включите тестер и внимательно смотрите на табло ;
• ориентируйтесь на следующие показания — если напряжение составляет от 12,8 до 12,9 вольт , батарея в норме ; если U 12,6 В — это значит, что з аряд батареи составляет 70-75% , что не является критичным; в случае, если напряжение 12,3 В и ниже — батарея разряжена на 50% , и ей скоро потребуется зарядка.

Зарядка гелевого аккумулятора

Для того, чтобы гелевая АКБ заряжалась правильно и безопасно, лучше не применять никаких домашних методик и не экономить на хорошем и надежном зарядном устройстве. Как уже говорилось, такие батареи очень требовательны по отношению к току заряда. Рекомендуемый ток заряда составляет 10% от номинальной емкости батареи. Чтобы обеспечивать именно такое условие на протяжении всего цикла заряда, необходимо приобрести блок питания или зарядное устройство с регулируемыми показателями напряжения и тока . Скачки этих параметров при зарядке недопустимы.

Чтобы зарядить гелевый аккумулятор, нужно:

• включить зарядное устройство в сеть ;
• выставить параметры напряжения, указанные на корпусе АКБ (в среднем, 14 В с небольшим);
• обязательно убавить ток « в ноль» ;
• подключить батарею к зарядному устройству, соблюдая полярность — «минус» к «минусу», а «плюс» к «плюсу»;
• постепенно увеличивать ток (он должен быть не больше 10% от емкости АКБ);
• важно: по мере приближения зарядки к ее окончанию, напряжение будет расти, а ток падать — это значит, что батарея заряжается правильно;
• в конце зарядки показатель тока может составлять мизерные 100 мА .

Если ваши финансовые возможности позволяют приобрести гелевый аккумулятор, при соблюдении определенных правил его экплуатации он оправдает свою стоимость и даже приобретение дополнительного реле. Важно знать специфику батарей такого типа и не относиться к ним слишком беспечно, несмотря на «необслуживаемость», наличие которой не отменяет бережного и внимательного отношения к АКБ любого типа.

Источник