Как определить гелевый аккумулятор от кислотного

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

Сравнение гелевых и кислотных аккумуляторов

Далеко не всегда техническая революция сопровождается резкими скачками технологий. Скорее даже наоборот: переход на новые, более совершенные устройства чаще происходит медленно и не слишком заметно. Самый показательный пример – развитие сферы мобильных телефонов. С момента появления первых таких устройств прошло довольно много времени, пока они не стали массовыми, а в последнее десятилетие так же поступательно простые кнопочные телефоны начали вытесняться смартфонами – этакими компьютерами в миниатюре.

Не стала исключением и сфера производства автомобильных аккумуляторов. Гелевые батареи тоже известны достаточно давно. Более того, они десятилетиями активно используются в самых разных отраслях, но в автомобильной сфере только начали своё восхождение на вершины потребительского рынка.

Различие между гелевой и кислотной батареей

С точки зрения многих автомобилистов, аккумулятор – это такой пластиковый короб, имеющий сверху клеммы, через которые он отдаёт электроэнергию, когда нужно завести мотор, или заряжается, когда машина движется.

По большому счёту тенденции в автомобильной отрасли таковы, что производители делают всё возможное, чтобы потребители действительно не задумывались о том, что и как устроено, и не пытались самостоятельно ремонтировать неисправные узлы и детали, в том числе аккумуляторы. Появление необслуживаемых АКБ – яркое доказательство этого тезиса. Возможно, именно поэтому многие начинающие, а порой и опытные автомобилисты слабо себе представляют, чем отличаются между собой классические кислотные батареи от гелевых, которым многие эксперты предрекают радужное будущее.

Мы постараемся внести ясность в этот вопрос.

Основные критерии кислотного аккумулятора

Эта разновидность АКБ не собирается уходить на пенсию. Она всё ещё популярна, несмотря на то, что более совершенные модели по большинству важных показателей вырвались вперёд. И на это есть веские причины.

Чтобы их понять, давайте рассмотрим, как работает современный автомобильный аккумулятор. Упрощённо АКБ можно представить в виде двух электродов, погружённых в электролит, представляющий собой водный раствор серной кислоты. Это электрохимическая жидкость, которая взаимодействует с металлами, вступая в реакцию, сопровождающуюся выделением или поглощением электроэнергии.

В качестве катализатора реакций используются свинцовые пластины, покрытые слоем активного вещества – диоксидом свинца для положительных пластин и губчатым свинцом – для отрицательных. Оптимальное соотношение дистиллированной воды к серной кислоте в электролите – 65:35.

На самом деле электродов, или пластин, не два, а шесть – они называются банками, каждая из которых в нормальном заряженном состоянии обладает электрическим потенциалом порядка 2 В. Но это значение, как и плотность электролита, в процессе разряда или заряда батареи меняется – растёт или уменьшается.

При разряде АКБ, когда к ней подключается нагрузка, серная кислота связывается со свинцом, образуя на пластинах осадок в виде сульфата свинца, при этом концентрация серной кислоты уменьшается, как и плотность электролита. Процесс длится до тех пор, пока кислоты не станет критически мало (либо уменьшится площадь доступного для реакции свинца или его окисла).

При зарядке происходит обратный процесс – сульфатный остаток пластин снова становится кислотой, концентрация которой в растворе вместе с плотностью растёт.

Если бы эти реакции протекали без потерь, срок службы аккумулятора был бы неограниченным. Но эффективность восстановительных реакций, особенно в кислотных батареях, далека от 100%, поэтому со временем ухудшаются свойства и электролита, и активной массы, в результате чего батарея теряет ёмкость.

Принцип функционирования гелевых АКБ практически тот же, различия чисто конструктивные, поэтому зачастую определить, гелевый аккумулятор перед вами или свинцово-кислотный, затруднительно.

Перечислим достоинства кислотных батарей:

• доступная стоимость;
• приличный ресурс;
• небольшой ток саморазряда.

Минусов тоже хватает:

• достаточно продолжительная по времени зарядка;
• невысокая энергоёмкость в пересчёте на единицу веса;
• температурная зависимость;
• быстрый выход из строя при нахождении в разряженном состоянии.

Гелевые аккумуляторы: характеристики, чем отличаются от кислотных АКБ

Принципиальных различий между этими двумя разновидностями батарей нет. Можно утверждать, что гелевый АКБ является усовершенствованной версией классического кислотного.

Основное отличие гелевого аккумулятора от кислотного заключается в использовании вместо жидкого электролита гелеобразного, что достигается введением в состав раствора серной кислоты силиконового модификатора (диоксида кремния).

Конструкторы на этом не остановились, и сейчас параллельно развиваются две технологии:

• GEL (собственно гелевые батареи);
• AGM.

Во втором случае используется жидкий электролит, но он находится в конверте из стекловолокна с микроскопическими порами, что не позволяет кислоте растекаться.

Считается, что гелевые АКБ – необслуживаемые. Термин спорный, но в основном оправданный – уход за такими батареями действительно минимальный.

Характерной особенностью кислотных батарей является испарение электролита, причём как в чистом виде, так и с нарушениями пропорции компонентов в ту или иную сторону (чаще – с дефицитом воды). Поэтому проверка уровня электролита должна выполняться часто, и в случае необходимости выполняется доливка либо электролита, либо дистиллированной воды.

У гелевых аккумуляторов потери жидкости в результате утраты герметичности корпуса исключены – вместо жидкого электролита здесь используется желеобразный, текучесть которого на несколько порядков ниже. По этой причине GEL батареи не нуждаются в дозаправке водой или электролитом. Вторая существенная разница – кратное увеличение количества циклов «заряд – разряд». Наконец, глубокий разряд не столь губителен для таких батарей, по крайней мере, они не требуют срочной подзарядки.

Итак, суммируем достоинства гелевых АКБ:

• они практически не нуждаются в обслуживании;
• при повреждениях корпуса утечки электролита не наблюдается;
• такие батареи можно устанавливать с любым наклоном, даже вертикально;
• заявленный срок службы – 8–10 лет.

Но и они не безгрешны:

• повсеместное распространение сдерживает высокая стоимость гелевых батарей;
• они боятся низких температур (критической считается -25 градусов);
• нужно постоянно следить за показателями батареи.

Отличить гелевый аккумулятор от обычного кислотного можно по надписи «GEL» на этикетке. Часто корпус таких батарей изготавливается в виде цилиндров, иногда крышка таких АКБ производится из яркого жёлтого пластика.

Какой аккумулятор для авто лучше: гелевый или кислотный

Существенного увеличения количества циклов заряда – разряда удалось достигнуть благодаря гелевой консистенции электролита: кислород и водород рекомбинируют здесь с гораздо меньшими потерями, чем в жидком электролите, для которого характерно интенсивное газовыделение при перезаряде.

В качестве сепаратора в гелевых АКБ используется дюропластик, повышающий устойчивость батареи к вибрациям и ударам.

Газовыделение здесь настолько мало, что такие аккумуляторы допускается использовать в жилых помещениях – не случайно они с 80-х годов активно используются на станциях и других объектах сотовой связи в качестве аккумуляторной компоненты источников бесперебойного питания.

Плотность электролита после каждого цикла остаётся постоянной – на кислотно-свинцовых АКБ за этим показателем нужно постоянно следить. Важное достоинство гелевых батарей – способность длительное время находиться в разряженном состоянии без существенного вреда для пластин – даже спустя год при правильной зарядке такой аккумулятор удаётся восстановить. В случае жидкостных батарей о таких сроках нельзя и мечтать.

Может показаться, что вопрос, какой АКБ лучше, гелевый или кислотный, должен однозначно решаться в пользу первых. Но неспособность работать при сильных морозах для нашей страны можно рассматривать как критичный недостаток, который в сочетании с гораздо более высокой стоимостью и является основным сдерживающим фактором повсеместного распространения гелевых АКБ.

Источник