Принцип работы гелиевого аккумулятора

Устройство гелевого аккумулятора — все о них

Для успешной эксплуатации изучать устройство гелевого аккумулятора обычному пользователю совсем необязательно. Конструкция продумана так, что даже в неосторожных и неумелых руках АКБ будет продолжать безотказно работать. Однако, только зная устройство, можно понять, откуда взяты те самые преимущества и особенности технологий GEL и AGM, о которых говорят производители и продавцы.

Как определить гелевый аккумулятор

Распознать гелевый аккумулятор можно достаточно просто несколькими способами. Самые простые и «безболезненные» — по форме корпуса и по маркировке. Разобрав аккумуляторную батарею, тоже можно узнать, гелевым он был, или нет. Но именно «был», так как разборка в данном случае не предусмотрена производителем.

Однако начать стоит, все же, с разборки, пусть и воображаемой. Это поможет быстрее понять, чем отличается гелевый аккумулятор от не гелевого. Освободив батарею от пластикового корпуса, можно увидеть традиционные для свинцово-кислотных АКБ пластины и сепараторы. Однако классического кислотного электролита в жидком виде здесь нет. Его заменяет гелеобразная субстанция, не обладающая текучестью.

Способы определения гелевого аккумулятора

Гораздо разумнее, и без вреда для самого аккумулятора, распознавать его по маркировке на корпусе. Как узнать гелевый аккумулятор по надписям? Очень просто. На корпусах таких АКБ обязательно красуются три большие буквы – либо AGM, либо GEL. Не заметить их невозможно, так как производитель намеренно пытается донести до пользователя информацию о том, что аккумулятор именно гелевый, а значит – может стоить так дорого.

Узнать по форме корпуса

Следующий способ определения гелевого аккумулятора – по форме корпуса. Большинство автомобильных батарей имеют совсем не традиционную прямоугольную форму. Корпус сделан в виде бочкообразных отсеков. Каждая такая «бочка» – это привычная всем банка, или отсек аккумулятора, который способен выдавать номинальные 2,1 вольта.

Мотоциклетные и скутерные гелевые аккумуляторы тоже определить достаточно просто. Они, как правило, непрозрачные, и не имеют пробок для контроля уровня и плотности электролита. Конструкция именно такая потому, что жидкого электролита, за которым надо следить, в гелевых аккумуляторах нет. Там необслуживаемый гель.

Устройство разных гелевых аккумуляторов

Гелевые аккумуляторы имеют разную конструкцию, хотя базовые принципы взяты из традиционной и всем привычной технологии. Это все те же свинцовые пластины и разделяющие их сепараторы. Это и тот же пластиковый корпус с клеммами «+» и «-». Однако отличия, все же, есть. Причем, разными бывают и сами гелевые аккумуляторы.

Для автомобилей и прочей крупной техники более распространенными являются гелевые аккумуляторы, изготовленные по технологии AGM. В них между пластинами из свинца расположен пористый стекловолоконный материал, пропитанный гелеобразным электролитом. Пакеты с пластинами и стекловолокном плотно сжаты, за счет чего обеспечивается надежный контакт свинца и электролита, что и позволяет проходить электрохимическим реакциям заряда и разряда.

Автомобильные аккумуляторы AGM бывают двух основных конструкций. Первая – классическая, выполненная в прямоугольном корпусе. Пластины в них имеют привычную квадратную форму, и сложены с сепараторами в виде бутерброда.

Вторая разновидность, о которой упоминалось выше, это АКБ, заключенные в корпусе в виде бочкообразных отсеков. Такую форму они имеют потому, что свинцовые пластины в них завернуты рулоном. Производители заявляют, что в таких аккумуляторах они уместили больше свинца и электролита, за счет чего существенно повышена емкость и пусковой ток. Однако на практике повысилась только цена. Принципиально какого-либо ощутимого для пользователя преимущества такая компоновка не дает. Пластины хоть в бутерброде, хоть в рулоне – занимают одно и то же пространство в корпусе. Больше, чем позволяет внутренний объем корпуса, туда не поместишь даже с помощью нанотехнологий.

По поводу бочкообразных аккумуляторов AGM есть ряд и других якобы преимуществ, которые были получены за счет такой формы. Однако все они, по большому счету, просто маркетинговый ход, позволяющий еще больше повысить ценник.

Есть также третья разновидность гелевых аккумуляторов, которые немного отличаются от АКБ AGM. Речь о технологии GEL. В данном случае уже нет никакого стекловолокна, пропитанного гелеобразной субстанцией. Гелеобразный электролит в таких аккумуляторах заполняет все пространство в корпусе, не занятое свинцовыми пластинами. Он и заливается туда изначально в жидком виде, но за счет модификатора превращается в гель. Такие аккумуляторы можно увидеть на мотоциклах, скутерах, мотоблоках, мини-тракторах и даже в китайских фонариках.

Вывод

В целом, гелевые аккумуляторы отличаются от классических только консистенцией электролита. Это все та же кислота, только со специальным модификатором. Принцип выработки и накопления электроэнергии гелевыми аккумуляторами абсолютно такой же, как и у тех, которые заполнены жидким электролитом.

Источник

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

Как устроен гелевый аккумулятор, его преимущества и недостатки

Автономный источник питания современного автомобиля является важной его частью. Несмотря на высокую длительность работы современных АКБ, приходит время для их замены. Условно все автомобильные аккумуляторы можно разделить на две основные группы: с жидким электролитом и гелем. У гелевых АКБ больше особенностей, которые следует учитывать при выборе подходящей модели.

Определение гелевых аккумуляторов

Гелевая аккумуляторная батарея изготавливается при применении технологии Gel. В качестве основы применяются свинцовые пластины, между которыми электролит находится в гелевом состоянии. Отличительной чертой подобной батареи можно назвать полную герметизацию корпуса. При добавлении специальных присадок электролит превращается в гель.

Классические гелевые батареи представлены сочетанием следующих элементов:

1. Коррозионно-стойкие клеммы, которые предназначены для подключения нагрузки. Они изготавливаются при применении различных стандартов.
2. При изготовлении корпуса применяется ударопрочный полипропилен. Он обеспечивает длительную работу батареи в сложных условиях. Рассматриваемая конструкция не подлежит обслуживанию, поэтому нельзя допускать утечки электролита.
3. Конструкция имеет самоуплотняющиеся герметичные клапаны, которые требуются для отвода газов. Во время эксплуатации аккумулятора электролит может нагреваться, что приводит к образованию газов. Если не будет происходит их удаление, давление внутри корпуса возрастает.
4. Для повышения устойчивости конструкции к вибрации применяется конструкция из прочных скрученных в рулон элементов. При изготовлении применяется определенный сплав, который продолжает срок эксплуатации конструкции.
5. Повысить степень герметизации смогли за счет установки сепаратора из стекловолокна. Для повышения защиты устанавливается решетка из чистого свинца.

Современная Gel -технология предусматривает создание кислотного раствора в виде геля. Достигается подобное состояние путем добавления специального наполнителя, который изготавливается из силикона.

Основные характеристики

Устроен гелевый аккумулятор так же, как и свинцово-кислотные источники питания, что определяет похожие эксплуатационные характеристики. Выбор более подходящей батареи проводится по следующим критериям:

1. Максимальный ток заряда. Каждая аккумуляторная батарея характеризуется максимально допустимым значением тока при зарядке.
2. Емкость определяется в ампер/часах. Этот показатель применяется для определения времени, в течение которого источник питания может отдавать энергию с силой тока 1 ампер.
3. Рабочее напряжение на клеммах учитывается при выборе источника энергии для конкретного потребителя. В случае выбора аккумулятора для автомобиля отдается предпочтение моделям с напряжением 12 В.
4. Максимальный ток разряда или пусковой ток. Это значение применяется для определения максимальной силы тока, который вырабатывается в течение 30 секунд.
5. Вес источника питания может варьировать в большом диапазоне: от 8 до 50 кг. При увеличении показателя емкости повышается и вес, так как устанавливается большее количество пластин.

Принцип работы рассматриваемого источника энергии определяет то, что наиболее важными параметрами считаются емкость и максимальный пусковой ток. Показатель емкости выбирается в зависимости от объема двигателя по специальным таблицам.

Достоинства и недостатки

Применение геля определяет особые эксплуатационные характеристики источника питания. Преимущества гелевых автомобильных аккумуляторов заключаются в следующих моментах:

1. Конструкция может выдерживать до 400 полных разрядов. Применение геля в виде электролита определяет то, что даже при сильном разрядке показатель плотности остается неизменным.
2. Можно выполнять повторную зарядку батареи при ее частичном или полном разряде.
3. Продолжительность срока эксплуатации составляет около 10 лет. Варианты исполнения с обычным электролитом служат около 5 лет.
4. Нет необходимости срочно заряжать аккумулятор в случае его глубокой разрядки.
5. Показатель саморазряда составляет примерно 20% в год.
6. Малое внутреннее сопротивление определяет высокую эффективность батареи.
7. Конструкция не требует вложений.
8. Высокая безопасность, которая достигается за счет применения современных технологий производства.

Есть и некоторые недостатки применения гелевого состава. Технология GEL приводит к следующему:

1. Конструкция восприимчива к показателю подаваемого напряжения. Если подавать слишком высокий ток, то начнется процесс разрушения основных компонентов.
2. Высокий показатель плотности приводит к тому, что в зимний период возникают трудности с эксплуатацией подобных аккумуляторов. Как правило, при минусовой температуре жидкость начинает кристаллизоваться и он застывает.
3. Конструкция характеризуется высокой чувствительностью к коротким замыканиям. Именно поэтому нужно уделять много внимания правилам эксплуатации аккумуляторов с гелем.
4. Свинцово-кислотные варианты исполнения с жидким электролитом обходятся намного дешевле.

Технология GEL характеризуется довольно большим количеством различных особенностей. При этом зарядка и эксплуатация должны проводится с учетом особенностей гелевых конструкций.

При сравнении АКБ Са-Са и Gel типа отметим, что первый вариант исполнения обходится намного дешевле и встречается практически на всех автомобилях. Однако существенное увеличение количества потребителей приводит к тому, что свинцово-кислотные варианты исполнения служат недолго при постоянной и высокой периодической нагрузке. Поэтому для автомобилей средней и высокой ценовой категории рекомендуется приобретать АКБ Gel -типа.

Рекомендации по зарядке

Гелевые аккумуляторы характеризуются высокой восприимчивостью к силе тока и напряжению. Именно поэтому на момент зарядки следует контролировать параметры подаваемого того с высокой точностью. Стоит учитывать, что зарядные устройства, которые применяются для работы с традиционными свинцово-кислотными АКБ, не подойдут для работы с Gel -батареями. К особенностям процесса зарядки можно отнести:

1. Выбирается правильное зарядное устройство, которое рекомендуется производителем АКБ.
2. Для того чтобы исключить вероятность повреждения источника энергии, рекомендуется использовать силу тока, которая не превышает 10% значения емкости. К примеру, если емкость составляет 60 Ач, то следует подавать ток 6 ампер.
3. При срочной зарядке рекомендуется подавать силу тока, которая равна 30% значения полной емкости. На корпусе АКБ часто наносится наклейка с рекомендуемым максимальным током при зарядке.
4. Важно учитывать тот момент, что подаваемое напряжение не должно превышать 14,5 В. Если подается подобный ток, то происходит разрушение внутренней конструкции. Высокое напряжение приводит к нагреву геля, после чего он становится жидкостью.
5. Гелевые АКБ изготавливаются с возможностью использования режима зарядки для сохранения требуемого уровня энергии на момент обслуживания. Рекомендуется использовать подобный режим для периодической зарядки.

Особое внимание следует уделить выбору подходящего зарядного устройства. Обычный прибор может привести к уменьшению срока эксплуатации источника питания. Требуемое зарядное устройство должно обладать следующими свойствами:

1. При сильном нагреве или по завершении зарядки устройство должно прекратить подачу тока. В противном случае гель может сильно нагреться и превратиться в жидкость.
2. Напряжение должно быть постоянным. Даже небольшие перепады показателя приведут к уменьшению срока службы конструкции.
3. Температурная компенсация определяет изменение режима зарядки в зависимости от температуры аккумулятора.
4. Точный контроль показателя силы тока.

Приобретенное зарядное устройство для гелевых аккумуляторов может использоваться для восполнения заряда обычного АКБ с жидким электролитом. Поэтому можно приобрести его для обслуживания гелевого и обычного источника питания.

Восстановление гелевого электролита

Несмотря на то что рассматриваемые АКБ изготавливаются в не обслуживающем корпусе, в некоторых случаях есть возможность восстановить уровень электролита. Качественное изделие может прослужить отведенный срок даже без обслуживания.

При вздутии или разрушении пластин восстановить конструкцию не получится, источник питания нужно заменить полностью. Потеря емкости указывает на то, что используемый гель начал высыхать. При необходимости можно восстановить водный баланс путем добавления дистиллированной воды. Рекомендации по проведению этой работы следующие:

1. АКБ снимается с автомобиля.
2. Демонтируется верхняя крышка и с отверстий удаляются заглушки.
3. Внести воду внутрь конструкции можно при помощи обычного шприца. В большинстве случаев требуется около 1−2 кубика.
4. Вода вливается в каждую банку.
5. Аккумулятор нужно оставить на несколько часов. Они требуются для того, чтобы гель равномерно пропитался.
6. Проводится сборка конструкции и проверяется уровень напряжения на клеммах.
7. Если показатель напряжения правильный, заглушки устанавливаются на свои места.

После восполнения водного баланса АКБ ставят на зарядку. При соблюдении рекомендаций по проведению зарядки показатель емкости восполняется до рекомендуемого значения.

Слишком сильный износ конструкции становится причиной сильной сульфации пластин. Провести десульфацию можно двумя методами:

1. Добавление химического состава Трилона В. Подобное вещество можно приобрести в специализированном магазине и развести согласно рекомендациям. Перед добавлением созданного состава рекомендуется осушить аккумулятор, после чего провести его промывку дистиллированной водой. Провести подобную работу можно только при наличии определенных навыков, допущение незначительной ошибки приведет к быстрому износу пластин.
2. Использование импульсных токов с различной амплитудой. Для разрушения сульфата свинца применяется метод подачи импульсных токов. Аккумуляторы гелевого типа крайне отрицательно воспринимают резкие перепады. Поэтому рассматриваемый метод не всегда позволяет достигнуть требуемого результата.

Восстановлением рассматриваемого типа АКБ занимаются в специальных сервисах. Однако, в большинстве случаев дешевле приобрести новый источник энергии, нежели восстановить поврежденный.

При соблюдении рекомендаций по эксплуатации гелевые источники энергии могут прослужить в течение длительного периода. Их эксплуатация достаточно проста, необходимость в обслуживании возникает крайне редко. Основным недостатком является высокая стоимость, которая и отпугивает многих автовладельцев.

Источник