Условия эксплуатации гелевых аккумуляторов

Аккумуляторы и батареи

Информационный сайт о накопителях энергии

Эксплуатация гелевых аккумуляторов

Современные накопители энергии могут использовать щелочные и кислотные электролиты в гелеобразном, жидком и сухом виде. Кислотный свинцовый аккумулятор существует уже век, но актуальности не утратил. Появились новые технологии. В частности, если электролит с помощью специальной химической присадки превратить в гель, получится гелевый аккумулятор.

Срок эксплуатации гелевых аккумуляторов

С использованием электролита в виде геля возрос срок эксплуатации батарей. Во-первых, вещество получается гелеобразным после застывания. Заливается в банки жидкий электролит. Он полностью обволакивает пластины электродов из чистого свинца, обеспечивая создание стабильного заряда на поверхности.

Гель одновременно является диэлектриком, предупреждая короткое замыкание в банке. На пластинах не происходит коррозии и сульфатирования. Выделяемый во время электролиза газ, остается в толще геля, и образует воду, так нужную для упругости и плотного прилегания геля. Все эти дополнительные свойства кислотного аккумулятора увеличивают срок службы аккумуляторов.

Однако система отлично работает в определенных условиях. Гель – структура искусственная. Для ее поддержания требуются особые условия:

• При температуре эксплуатации начиная от 40 0 гель начинает деструкцию, а при 60 0 становится текучим. Масса в гелевых аккумуляторах начинает медленно оплывать с электродов, превращаясь в жидкость. Изменения необратимые.
• Если аккумулятор долго держать на морозе выше -30 0 , гелевая масса превратится в кристаллы чешуйкам. Растаявшая, она станет жидкостью.
• На каждом изделии стоит величина предельного напряжения, до которого гель сохранит структуру. Превышение напряжения спровоцирует интенсивное газоотделение, нагрев, и масса разрушится.

Из сказанного следует, главным врагом гелевого аккумулятора является высокая и низкая температура. Перезаряд способствует разрушению именно из-за вскипания в банках.

Гелевые тяговые аккумуляторные батареи предназначены для эксплуатации на лодочных моторах, мотоциклах, в складском хозяйстве на погрузчиках и штабелерах. Основное их достоинство – терпимость к глубокой разрядке в силу особенностей конструкции.

Эксплуатация гелевых аккумуляторов для инвалидных колясок

В инвалидных колясках устанавливают стационарные ИПБ. Их специфика как раз отвечает условиям эксплуатации. Характеристики на изделие, выданные производителями для буферного использования, отличаются в случае циклического применения. Режим эксплуатации «заряд-разряд-заряд» для гелевых аккумуляторов тяжелый, поэтому не все изделия подходят к установке на коляски. Лучшими для колясочников считают модели гелевых аккумуляторов LEOCH серий LPCG и LPGS, для тяжелых режимов, гелевые, производитель Китай.

Коляска использует два аккумулятора, напряжением 12 В соединенные последовательно. Чем тяжелее батареи, тем большей емкостью они обладают. Подбирать нужно изделия в паре, с одинаковыми параметрами, а лучше, из одной партии.

Для того чтобы эксплуатация гелевых батарей не принесла разочарования, следует соблюдать определенные правила. Перед первым использованием емкость обоих изделий необходимо выровнять, работают они в последовательной схеме, отключаются по «слабейшему».

Специалисты предлагают заряжать аккумуляторы еженощно, независимо от того, сколько использовалось энергии. Аккумулятор вынесет тем больше циклов заряда, чем меньше диапазон разряда.

Оставляя коляску без использования на длительное время, аккумуляторы нужно зарядить полностью и отсоединить одну из клемм, тем самым разорвав цепь.

Видео

Предлагаем видео с обзором гелевого аккумулятора

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