Гелевый аккумулятор википедия – Agm (технология) — Википедия

Содержание

Гелевые аккумуляторы, мультигелевые и AGM

Впервые озадачившись выбором аккумулятора для ИБП, наши клиенты сталкиваются с тем, что в классификацию даже такой простой вещи производители смогли внести существенную путаницу.

В связи с этим возникает множество вопросов, к примеру:

  • Какая батарея лучше: свинцово-кислотная или гелевая?
  • Чем мультигелевый аккумулятор отличается от гелевого?
  • Что такое AGM VRLA?

Для удобства поиска в нашем интернет-магазине мы обозначаем аккумуляторы так, как их маркирует производитель — чтобы вы могли легко найти нужную модель. Но если вы пока не определились с конкретной моделью и просто пытаетесь понять: какую аккумуляторную батарею для ИБП лучше приобрести, то вам поможет эта статья.

Виды аккумуляторов для ИБП и термины

Прежде всего нужно запомнить, что ВСЕ аккумуляторы, выпускаемые на данный момент промышленностью для ИБП являются свинцово-кислотными. Еще одни «пугающие» аббревиатуры  — VRLA и SLA — обе относятся к аккумуляторам, которые применяются в источниках бесперебойного питания. Также такие батареи называются

необслуживаемыми и герметизированными.

VRLA расшифровывается как Valve Regulated Lead Acid, в вольном переводе это означает Регулируемые клапаном свинцово-кислотные.

SLA означает Sealed Lead Acid, т. е закрытые (герметизированные) свинцово-кислотные.

Необслуживаемые — означает, что в АКБ этого вида не требуется следить за уровнем электролита и доливать воду, как, например, в автомобильных.

Обозначение герметизированные (герметичные)  говорит о том, что из батареи этого типа не прольется электролит, даже если она опрокинется набок или будет испытывать тряску. Также герметичность позволяет эксплуатировать их в жилых помещениях: горючие пары, выделяющиеся в процессе работы аккумулятора, остаются «запертыми» внутри, и только при нарушениях условий работы может открыться аварийный клапан. 

И все эти определения — не разные типы аккумуляторов, а один и тот же: VRLA / SLA необслуживаемые герметизированные (герметичные). Именно этот тип получил наиболее распространение в источниках бесперебойного питания. В других системах могут использоваться стартерные обслуживаемые и стартерные необслуживаемые, но о них мы сегодня говорить не будем.

Гелевые и AGM

Для того, чтобы достичь герметичности и устранить необходимость в обслуживании аккумуляторов для ИБП производители применяют две различные технологии: GEL (Gelled Electrolite)  и AGM (Absorptive Glass Mat). Обе технологии обеспечивают рекомбинацию газов для сохранения объема электролита и его «связывание» во избежание выплескивания.

 В гелевых аккумуляторах жидкий электролит доведен до желеобразной, вязкой консистенции путем добавления в него соединений кремния. В результате электролит не выплескивается при тряске, и не вытекает при незначительных повреждениях корпуса. Эта технология появилась первой, именно поэтому многие по старинке все герметичные необслуживаемые аккумуляторы называют гелевыми.

Распространено также бытовое название «гелИевые аккумуляторы», что в корне не верно. Газ гелий не имеет никакого отношения к аккумуляторным батареям.

Благодаря вязкому состоянию в гелевых АКБ происходит рекомбинация газов:

  • В результате химической реакции вода в батарее распадается на водород и кислород.
  • Ионы водорода и кислорода остаются в замкнутом пространстве батареи и, перемещаясь по микропорам и трещинам в геле, соединяются и снова образуют воду.
  • Вода впитывается гелем, восстанавливается первоначальный объем электролита.

В итоге мы имеем батарею, в которую не нужно доливать воду, поскольку она практически не испаряется. Кроме того, не происходит газовыделение, поэтому АКБ может использоваться в жилых помещениях. 

 В AGM-аккумуляторах пространство между пластинами заполнено стекловолокнистыми матами, которые впитывают в себя электролит.

На фото — вскрытый AGM-аккумулятор, в котором можно рассмотреть те самые «Glass Mat» — стекловолоконные маты.

Благодаря этому достигаются практически те же цели, что и в гелевых: электролит не выплескивается и в порах наполнителя происходит рекомбинация газов, т. е. перед нами такая же необслуживаемая герметичная батарея, как и гелевая.  Разве что при повреждении корпуса электролит, скорее всего, вытечет и повредит расположенное рядом оборудование. Именно поэтому в дорогих телекоммуникационных системах часто предпочитают использовать АКБ типа GEL VRLA.

Технология AGM — более новая, чем GEL.

Обратите внимание, что:

  • И GEL, и AGM батареи являются свинцово-кислотными.
  • Это две разные технологии.

А как же мультигелевые?

Мультигелевые аккумуляторы, по сути не являются отдельным типом источников питания. Чаще всего производители и торговые точки используют это название для AGM батарей.

Например, на фото ниже — аккумулятор Luxeon LX12120MG 12Ah (обратная сторона). В очень многих интернет-магазинах он продается под маркой «мультигелевый», о чем свидетельствует и маркировка «MG» в наименовании, однако производитель на самой батарее указывает что это: «Технологія: AGM, необслуговуєма батарея» (укр.) (Технология AGM, необслуживаемая батарея).

А учитывая что цена на мультигелевые аккумуляторы всегда ниже чем на гелевые, и это при том, что гелевая технология довольно дорогая — в подавляющем большинстве случаев мы имеем дело именно с AGM.

Отличия гелевых и AGM аккумуляторов

ПоказательГелевыеAGM
Циклический ресурсВ 2-3 раза выше, чем в AGM (около 600 циклов) за счет вязкого электролита. Пластины остаются покрытыми им во время глубокого разряда, поэтому меньше подвержены коррозии.Около 300 циклов заряд-разряд.
ЗарядОчень требовательны к точности заряда, его превышение может привести к вспучиванию батареи. Не так критичны к заряду, хотя превышение напряжения при заряде также может привести к кипению и вздутию батареи.
СаморазрядВеличина саморазряда небольшая, поэтому  подходят для применения там, где разряд происходит малыми токами в течение долгого периодаСаморазряд интенсивнее, чем у гелевых.
ПерегревПерегрев может вызвать взрыв батареи.Перегрев не так критичен, но тоже опасен.
Глубокий разрядХорошо выдерживают глубокий разряд.Желательна эксплуатация при глубине разряда не более 30%.
Пусковой и максимальный токНеспособны дать большие токовые величины, особенно стартовые, из-за высокого внутреннего сопротивления.Пусковые токи больше.
Короткие замыканияОчень чувствительна к коротким замыканиям.Менее чувствительна.
ЭксплуатацияВ любом положении, кроме «вверх дном», мелкие повреждения корпуса не вызывают утечку электролита, за счет вязкости последнего.В любом положении, кроме «вверх дном».

Или коротко, в картинке:

Итак, в общем гелевые аккумуляторы прослужат дольше, чем  AGM, в системах:

  • где чаще происходит цикл разряд-заряд,
  • где чаще допускается глубокий разряд,
  • где до разряда проходит долгое время,
  • где может быть критичным пролив электролита во время случайного повреждения корпуса.

Так как эти батареи более капризны и дороже стоят, в остальных случаях их можно с успехом заменить AGM АКБ.

А главное, — обязательно обращайте внимание на технические характеристики конкретной модели, которые заявлены производителем, они могут существенно отличаться для аккумуляторов разных торговых марок и ценовых категорий.


lantorg.com

Свинцово-кислотный аккумулятор — Википедия

Схема свинцово-кислотного аккумулятора при зарядке (слева) и при подключении потребителя электрического тока Схема расположения электродов в свинцово-кислотном аккумуляторе, пластины катода и анода располагаются попеременно с прослойкой изолятора и объединяется каждый токонесущей полоской в выводы аккумулятора Строение свинцово-кислотного аккумулятора: слева — пластины положительного электрода, изолятора из стекловаты, отрицательного электрода; справа — аккумулятор в сборе (извлечён из корпуса с электролитом). Пластины электродов представляют собой свинцовую (чаще сплав свинца и сурьмы для повышения механической прочности
[1]
) решётку, ячейки которой заполнены сульфатом свинца со связующим материалом, токонесущие полосы и выводы аккумулятора изготовлены из свинца Варианты электрода свинцово-кислотного аккумулятора Свинцово-кислотный аккумулятор в сборе

Свинцо́во-кисло́тный аккумуля́тор — тип аккумуляторов, получивший широкое распространение ввиду умеренной цены, неплохого ресурса (от 500 циклов и более), высокой удельной мощности. Основные области применения: стартерные аккумуляторные батареи в транспортных средствах, аварийные источники электроэнергии, резервные источники энергии. Строго говоря, аккумулятором называется один элемент аккумуляторной батареи, но в просторечии «аккумулятором» называют аккумуляторную батарею (сколько бы в ней ни было элементов).

Свинцовый аккумулятор изобрёл в 1859—1860 годах Гастон Планте, сотрудник лаборатории Александра Беккереля

[2]. В 1878 году Камилл Фор усовершенствовал его конструкцию, предложив покрывать пластины аккумулятора свинцовым суриком. Русский изобретатель Бенардос применил покрытие губчатым свинцом для увеличения мощности батарей, которые использовал в своих работах со сваркой.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты.

При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца (в классическом варианте аккумулятора). Проведённые в СССР исследования показали, что при разряде аккумулятора протекает как минимум ~60 различных реакций, порядка 20 из которых протекают без участия кислоты электролита[3].

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде

[3][4] и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца, начинается электролиз воды, при этом на аноде (положительный электрод) выделяется кислород, а на катоде — водород.

Электрохимические реакции (слева направо — при разряде, справа налево — при заряде):

PbO2+SO42−+4H++2e−⇆PbSO4+2h3O{\displaystyle PbO_{2}+SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}+2H_{2}O}
Pb+SO42−−2e−⇆PbSO4{\displaystyle Pb+SO_{4}^{2-}-2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}}

При разряде аккумулятора из электролита расходуется серная кислота и выделяется относительно более лёгкая вода, плотность электролита падает. При заряде происходит обратный процесс. В конце заряда, когда количество сульфата свинца на электродах снижается ниже некоторого критического значения, начинает преобладать процесс электролиза воды. Газообразные водород и кислород выделяются из электролита в виде пузырьков — так называемое «кипение» при перезаряде. Это нежелательное явление, при заряде его следует по возможности избегать, так как при этом вода необратимо расходуется, нарастает плотность электролита и есть риск взрыва образующихся газов. Поэтому большинство зарядных устройств снижает зарядный ток при повышении напряжения аккумулятора. Потери воды восполняют доливкой в аккумуляторы дистиллированной воды при обслуживании аккумуляторной батареи (некоторые автомобильные батареи не имеют открывающихся/отвинчивающихся пробок)[5].

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из электродов и разделительных пористых пластин, изготовленных из материала, не взаимодействующего с кислотой, препятствующих замыканию электродов (сепараторов), которые погружены в электролит. Электроды представляют собой плоские решётки из металлического свинца. В ячейки этих решёток запрессованы порошки диоксида свинца (PbO2) — в анодных пластинах и металлического свинца — в катодных пластинах. Применение порошков увеличивает поверхность раздела электролит — твердое вещество, тем самым увеличивает электрическую ёмкость аккумулятора.

Электроды вместе с сепараторами погружены в электролит, представляющий собой водный раствор серной кислоты. Для приготовления раствора кислоты применяют дистиллированную воду.

Электрическая проводимость электролита зависит от концентрации серной кислоты и при комнатной температуре максимальна при массовой доле кислоты 35%[6], что соответствует плотности электролита 1,26 г/см³[7]. Чем больше проводимость электролита, тем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, и, соответственно, ниже потери энергии на нём. Однако, на практике в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29−1,31 г/см³, это связано с тем, что при снижении концентрации из-за разряда электролит может замёрзнуть, а при замерзании образуется лёд, который может разорвать банки аккумулятора и повреждает губчатый материал пластин.

Существуют экспериментальные разработки аккумуляторов, где свинцовые решетки заменяют пластинами из переплетённых нитей углеродного волокна, покрытых тонкой свинцовой плёнкой. При этом используется меньшее количество свинца, распределённого по большой площади, что позволяет изготовить аккумулятор не только компактным и лёгким, при прочих равных параметрах, но и значительно более эффективным — помимо большего КПД, заряжается значительно быстрее традиционных аккумуляторов[8].

В аккумуляторах, применяемых в бытовых ИБП, систем охранной сигнализации и др. жидкий электролит загущают водным щелочным раствором силикатов натрия (Na2Si2O4) до пастообразного состояния. Это так называемые гелевые аккумуляторы (GEL), имеющие длительный ресурс. Другой вариант исполнения − с пористыми сепараторами из стеклоткани (AGM), допускающими более жёсткие режимы заряда[9].

Электрические и эксплуатационные параметры[править | править код]

  • Удельная предельная теоретическая энергоёмкость (Вт·ч/кг): около 133.
  • Удельная энергоёмкость (Вт·ч/кг): 25—40[10].
  • Теоретическая удельная энергоплотность (Вт·ч/дм³): 1250[11].
  • ЭДС одного заряжённого аккумулятора = 2,11—2,17 В, рабочее напряжение 2,1 В (3 или 6 аккумуляторов в итоге дают в батарее стандартные 6,3 В или 12,6 В соответственно)[3].
  • Напряжение полностью разряженного аккумулятора = 1,75—1,8 В. Ниже разряжать их нельзя[3].
  • Рабочая температура: от −40 °C до +40 °C.
  • КПД: порядка 80—90 % (по току). КПД по энергии 70-80%[10].

Чаще всего свинцово-кислотные аккумуляторы применяются в составе аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 6, 12 вольт, реже с другим кратным 2 напряжением. Промышленностью выпускаются варианты обслуживаемых (заливание электролита, дистиллированной воды, контроль плотности электролита, его замена) и не обслуживаемых в герметичном корпусе (исключается проливание электролита при изменений положения, переворачиваний) аккумуляторных батарей. Обслуживаемые аккумуляторные батареи могут выпускаться сухозаряженными (без залитого электролита), что увеличивает их срок хранения и не требует периодического обслуживания при хранении, заливка производится перед вводом в эксплуатацию[12].

  • Герметичная не обслуживаемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея напряжением 12 В и ёмкостью 4,5 А·ч бытовой электротехники

  • Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи напряжением 8 В и ёмкостью 3,5 А·ч ИБП

  • Вариант обслуживаемой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи для автомототракторной техники в эбонитовом корпусе, в подобных батареях была даже возможность заменить отдельный вышедший из строя аккумулятор

  • Вариант не обслуживаемой свинцово-кислотной аккумуляторной батареи для автомототракторной техники, нет доступа к заливным горловинам банок аккумуляторов

  • Номинальная ёмкость, показывает количество электричества, которое может отдать данный аккумулятор. Обычно указывается в ампер-часах, и измеряется при разряде малым током (1/20 номинальной ёмкости, выраженной в А·ч)[13].
  • Стартерный ток (для автомобильных аккумуляторов). Характеризует способности отдавать сильные токи при низких температурах. В большинстве случаев измеряется при −18 °C (0 °F) в течение 30 секунд. Различные методики замера отличаются (главным образом, допускаемым конечным напряжением) поэтому дают различные результаты[14].
  • Резервная ёмкость (для автомобильных аккумуляторов) — характеризует время, в течение которого аккумулятор может отдавать ток 25 А до конечного напряжения 10,5 В согласно ГОСТ Р 53165-2008[15].
Ареометр может быть использован для проверки плотности электролита в каждом отдельном элементе

При эксплуатации «обслуживаемых» аккумуляторов (с открываемыми пробками на банках) на автомобиле при движении по неровной дороге неизбежно происходит просачивание электролита из-под пробок на корпус аккумулятора. Через электропроводную не высыхающую, из-за гигроскопичности, плёнку электролита происходит постепенный саморазряд аккумулятора. Во избежание глубокого саморазряда необходимо периодически нейтрализовать электролит протиранием корпуса аккумулятора, например, слабым раствором пищевой соды или разведённым в воде до консистенции жидкой сметаны хозяйственным мылом. Кроме того, особенно в жаркую погоду, происходит испарение воды из электролита; также количество воды в электролите уменьшается при перезаряде аккумулятора за счёт её электролиза. Потеря воды увеличивает плотность электролита, увеличивая напряжение на аккумуляторе. При существенной потере воды могут оголиться пластины, что одновременно увеличивает саморазряд и вызывает сульфатацию батареи. Поэтому необходимо следить за уровнем электролита и при необходимости доливать дистиллированную воду.

Эти меры вместе с проверкой автомобиля на паразитную утечку тока в его электрооборудовании и периодической подзарядкой аккумулятора могут существенно продлить срок эксплуатации аккумуляторной батареи.

Работа свинцово-кислотного аккумулятора при низких температурах[править | править код]

По мере снижения окружающей температуры параметры аккумулятора ухудшаются, однако, в отличие от прочих типов аккумуляторов, у свинцово-кислотных аккумуляторов это снижение относительно мало, что и обуславливает их широкое применение на транспорте. Эмпирически считается, что свинцово-кислотный аккумулятор теряет ~1 % отдаваемой ёмкости при снижении температуры на каждый градус от +20 °C. То есть, при температуре −30 °C свинцово-кислотный аккумулятор покажет примерно 50 % ёмкости.

Снижение ёмкости и токоотдачи при низких температурах обусловлено, в первую очередь, снижением скорости химических реакций (закон Аррениуса). Единственным способом повышения отдаваемой ёмкости является подогрев холодной батареи, как вариант — встроенным подогревателем (6СТ-190ТР-Н).

Разряженный аккумулятор в мороз может раздуться из-за замерзания электролита низкой плотности (близкой к 1,10 г/см3) и образования кристаллов льда, что приводит к необратимому повреждению свинцовых пластин внутри аккумулятора.

Низкие температуры электролита негативно влияют на работоспособность и зарядно-разрядные характеристики аккумулятора[16]:

  • при температуре от 0 °C до −10 °C снижение зарядных и разрядных характеристик несущественно влияют на работоспособность аккумулятора;
  • при температуре от −10 °C до −20 °C происходит снижение тока в стартерном режиме и ухудшение заряда;
  • при температуре ниже −20 °C аккумуляторные батареи не обеспечивают надежного пуска двигателя и не способны принимать заряд от генератора.

Из-за большего внутреннего сопротивления, присущего современным аккумуляторам закрытого типа (т. н. «необслуживаемым», герметичным, герметизированным) при низких температурах по сравнению с обычными аккумуляторами (открытого типа), для них эти вопросы ещё более актуальны[17].

Для эксплуатации транспортных средств при очень низких температурах предназначены конструкции аккумулятора с внутренним электроподогревом[18].

Хранение[править | править код]

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует хранить только в заряженном состоянии. При температуре ниже −20 °C подзаряд аккумуляторов должен проводиться постоянным напряжением 2,45 В/элемент 1 раз в год в течение 48 часов. При комнатной температуре — 1 раз в 8 месяцев постоянным напряжением 2,35 В/элемент в течение 6—12 часов. Хранение аккумуляторов при температуре выше 30 °C не рекомендуется.

Слой грязи, солей и плёнки электролита на поверхности корпуса аккумулятора создаёт проводник для тока между электродами и приводит к саморазряду аккумулятора, при глубоком разряде начинается преждевременная сульфатация пластин, и поэтому поверхность аккумулятора необходимо поддерживать в чистоте. Хранение свинцово-кислотных аккумуляторов в разряженном состоянии приводит к быстрой потере их работоспособности.

При длительном хранении аккумуляторов и разряде их большими токами (в стартерном режиме), или при уменьшении ёмкости аккумуляторов, нужно проводить контрольно-тренировочные циклы, то есть разряд-заряд токами номинальной величины.

При подготовке аккумуляторной батареи к зимнему хранению, что актуально для автомобилей не эксплуатируемых в холодное время года специалисты старейшей лаборатории НИИАЭ рекомендуют следующие действия:

1. Правильно и до конца зарядите аккумуляторную батарею. 2. Нанесите на положительный вывод АКБ пластичную смазку (литол, солидол и т. п.), так как плёнка электролита способна абсорбировать влагу из атмосферы, что может приводить к повышенному саморазряду. 3. Хранить аккумуляторы на холоде, так как при низких температурах саморазряд намного ниже. Электролит полностью заряженного аккумулятора начинает замерзать при температуре ниже −55 С.

В случае необходимости поездки в морозы следует перенести аккумулятор в отапливаемое помещение и в течение 7—9 часов (например, за ночь) он придёт в пригодное для пуска двигателя состояние.

Износ свинцово-кислотных аккумуляторов[править | править код]

При использовании технической серной кислоты и недистиллированной воды ускоряются саморазряд, сульфатация, разрушение пластин и уменьшение ёмкости аккумуляторной батареи[19].

При химических реакциях в аккумуляторе образуется плохо растворимое вещество — сульфат свинца PbSO4, осаждающийся на пластинах и создающий диэлектрический слой между электролитом и активной массой. Это один из факторов, снижающих срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Основными процессами износа свинцово-кислотных аккумуляторов являются:

  • сульфатация пластин[3], заключающаяся в образовании крупных кристаллов сульфата свинца, который препятствует протеканию обратимых токообразующих процессов;
  • коррозия электродов, то есть электрохимические процессы окисления и растворения материала электродов в электролите, что вызывает осыпание материала электродов;
  • слабая механическая прочность или плохое сцепление активной массы с электродными решётками, что приводит к опаданию активной массы[3][20];
  • оползание и осыпание активной массы положительных электродов, связанное с разрыхлением, нарушением однородности[3].

Хотя батарею, вышедшую из строя по причине физического разрушения пластин, в домашних условиях восстановить нельзя, в литературе описаны химические растворы и прочие способы, позволяющие «десульфатировать» пластины. Простой, но чреватый полным отказом аккумулятора способ предполагает использование раствора сульфата магния[3]. Раствор сульфата магния заливается в секции, после чего батарею разряжают и заряжают несколько раз. Сульфат свинца и прочие остатки химической реакции осыпаются при этом на дно банок, это может привести к замыканию элемента, поэтому обработанные банки желательно промыть и заполнить новым электролитом номинальной плотности. Это позволяет несколько продлить срок использования устройства.

Кодовый символ, указывающий на то, что свинцовые батареи могут быть вторично переработаны

Вторичная переработка для этого вида аккумуляторов играет важную роль, так как свинец, содержащийся в аккумуляторах, является токсичным тяжёлым металлом и наносит серьёзный вред при попадании в окружающую среду. Свинец и его соли должны быть переработаны для возможности его вторичного использования.

Свинец из изношенных аккумуляторов используется для кустарной переплавки, например, при изготовлении грузил рыболовных снастей, охотничьей дроби или гирь. Кустарное извлечение свинца из аккумуляторов серьезно вредит как окружающей среде, так и здоровью плавильщиков, поскольку свинец и его соединения с парами и дымом разносятся по всей округе[21][22].

  1. Курзуков Н. И., Ягнятинский В. М. Аккумуляторные батареи. Краткий справочник // М.: ООО «Книжное издательство „За рулём“». — 2008. — 88 с., ил. ISBN 978-5-9698-0236-0. (С. 15).
  2. Bertrand Gille Histoire des techniques. — Gallimard, coll. «La Pléiade», 1978, ISBN 978-2070108817.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Свинцовые аккумуляторы. Эксплуатация: Правда и вымыслы.
  4. ↑ Н. Ламтев. Самодельные аккумуляторы. Москва: Государственное издательство по вопросам радио, 1936 год.
  5. ↑ Как отрыть автомобильный аккумулятор: делаем батарею обслуживаемой (рус.), AkkumulyatorAvto.ru (2 августа 2017).
    Дата обращения 12 августа 2018.
  6. ↑ Удельная электропроводность х водных растворов серной кислоты и температурный коэффициент аt (неопр.). chemport.ru. Дата обращения 1 июля 2018.
  7. ↑ Концентрация и плотность серной кислоты. Зависимость плотности серной кислоты от концентрации в аккумуляторе автомобиля (рус.), FB.ru. Дата обращения 1 июля 2018.
  8. ↑ http://auto.lenta.ru/news/2006/12/19/battery/ Американцы облегчили и уменьшили аккумуляторы
  9. ↑ Аккумуляторы для бесперебойного питания. Статьи компании «ООО Новая система» (неопр.). aegmsk.ru. Дата обращения 12 августа 2018.
  10. 1 2 Свинцовый кислотный аккумулятор. Устройство и принцип действия аккумулятора. (рус.). www.eti.su. Дата обращения 1 июля 2018.
  11. ↑ Расчет идеального свинцового аккумулятора.
  12. ↑ [1].
  13. ↑ ГОСТ 26881-86 Методика проверки свинцовых аккумуляторов
  14. ↑ Краткий аналитический обзор существующих способов оценки ёмкости ХИТ и приборов, реализующих эти способы (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 21 октября 2011. Архивировано 4 марта 2016 года.
  15. ↑ ГОСТ Р 53165-2008: Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия
  16. ↑ Руководство, 1983, с. 70.
  17. ↑ Железнодорожный транспорт. — 2011. № 12. — c.35. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 13 декабря 2015. Архивировано 22 декабря 2015 года.
  18. ↑ Руководство, 1983, с. 21-23.
  19. ↑ Вредные добавки к электролиту свинцовых аккумуляторов
  20. ↑ О противоречиях в теории работы свинцового кислотного аккумулятора к. т. н., проф. Кочуров А. А. Рязанский военный автомобильный институт Архивировано 20 сентября 2011 года.
  21. ↑ Отравление свинцом | ProfMedik Медицинский Портал (рус.)  (неопр.) ?. profmedik.ru (22 февраля 2016). Дата обращения 4 февраля 2017.
  22. Кочуров. http://echemistry.ru/assets/files/books/hit/statya-o-protivorechiyah-v-teorii-raboty-svincovogo-kislotnogo-akkumulyatora.pdf (рус.). Новости. Первоуральск.Ru (17 июля 2014). Дата обращения 4 февраля 2017.

ru.wikipedia.org

Электрический аккумулятор — Википедия

Зарядное устройство «Duracell», для заряжания как аккумуляторов типоразмеров AA и AAA (видны пружинные прижимы для них), так и аккумуляторные батареи типа «Крона». Во время зарядки горят индикаторы

Электри́ческий аккумуля́тор — химический источник тока, источник ЭДС многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии в медицине, производстве, транспорте и в других сферах.

Термин «аккумулятор» используется для обозначения отдельного элемента: например, аккумулятор, аккумуляторная банка, аккумуляторная ячейка. Но, разговорной речи на бытовом уровне может также применяться в отношении нескольких отдельных элементов, соединённых последовательно (для увеличения напряжения) или параллельно (для увеличения силы тока) друг с другом, то есть для обозначения аккумуляторной батареи.

Первый прообраз аккумулятора, который, в отличие от батареи Алессандро Вольты, можно было многократно заряжать, был создан в 1803 году Иоганном Вильгельмом Риттером. Его аккумуляторная батарея представляла собой столб из пятидесяти медных кружочков, между которыми было проложено влажное сукно. После пропускания через данное устройство тока от вольтова столба оно само начинало вести себя как источник электричества[1].

Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Несколько аккумуляторов, объединённых в одну электрическую цепь, составляют аккумуля́торную батаре́ю.

Свинцово-кислотный аккумулятор[править | править код]

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в растворе серной кислоты.

Химическая реакция (слева направо — разряд, справа налево — заряд):

Pb+SO42−−2e−⇆PbSO4{\displaystyle Pb+SO_{4}^{2-}-2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}}
PbO2+SO42−+4H++2e−⇆PbSO4+2h3O{\displaystyle PbO_{2}+SO_{4}^{2-}+4H^{+}+2e^{-}\leftrightarrows PbSO_{4}+2H_{2}O}
Литий-ионный аккумулятор[править | править код]

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделённых пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Переносчиком заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который внедряется (интеркалируется) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, оксиды и соли металлов) с образованием химической связи (например: в графит с образованием LiC6, оксиды (LiMO2) и соли (LiMRON) металла).

Алюминий-ионный аккумулятор состоит из металлического алюминиевого анода, катода из графита в виде пены и жидкого ионного невоспламеняющегося электролита. Батарея работает по принципу электрохимического осаждения: происходит растворение алюминия на аноде, далее в среде жидкого электролита анионы хлоралюмината интеркалируют в графит. Количество возможных перезарядок батареи — более 7,5 тыс. циклов без потери мощности[2][3].

Ёмкость аккумулятора[править | править код]

За ёмкость аккумулятора чаще всего принимают количество электричества равное 1 Кл, при силе тока 1 А в течение 1 с, (при переводе времени в часы получаем 1 А*ч=3600 Кл). Однако принимают, а не измеряют. Существует распространенное заблуждение, что ёмкость аккумулятора измеряется в А*ч, это не совсем так, т. к. в 1 А*с=1 Кл или 1 А*ч=3600 Кл измеряется количество электричества или электрический заряд; по формуле Q= I*t, где Q -количество электричества или электрический заряд, I — сила тока, t — время протекания электрического тока. Например, обозначение «12 В на 55 А*ч» означает, что аккумулятор выдаёт количество электричества 198 кКл (кило Кулон) по какому-либо контуру, при токе разряда 55 А за 1 ч (3600 с) до порогового напряжения 10,8 В. Расчёт показывает, что при токе разряда в 255 А аккумулятор разрядится за 12,9 минут. Как видно 55 А*ч — это не ёмкость (электрическая ёмкость измеряется в Фарадах, 1 Ф= 1 Кл/В). Поэтому на аккумуляторе написано количество электричества Q, которое он выдаёт при определённом токе разряда и определённом времени его прохождения.[источник не указан 1004 дня]

Плотность энергии[править | править код]

Плотность энергии — количество энергии на единицу объёма или единицу веса аккумулятора (см. ст. Плотность энергии).

Саморазряд[править | править код]

Саморазряд — это потеря аккумулятором заряда после полной зарядки при отсутствии нагрузки. Саморазряд проявляется по-разному у разных типов аккумуляторов, но всегда максимален в первые часы после заряда, а после — замедляется.

Для Ni-Cd аккумуляторов считают допустимым не более 10 % саморазряда за первые 24 часа после проведения зарядки. Для Ni-MH саморазряд чуть меньше. У Li-ion он пренебрежимо мал и значительно себя проявляет только в течение нескольких месяцев.

В свинцово-кислотных герметичных аккумуляторах саморазряд составляет около 40 % за 1 год хранения при 20°С, 15 % — при 5°С. Если температуры хранения более высокие, то саморазряд возрастает: батареи при 40°С теряют ёмкости 40 % всего за 4-5 месяцев.

Температурный режим[править | править код]

Следует беречь аккумуляторы от огня и воды, чрезмерного нагревания и охлаждения, резких перепадов температур.

Не следует использовать аккумуляторы при температурах выше +50°С и ниже −25°С. При эксплуатации аккумулятора в условиях «холодной зимы» рекомендуется его снимать и хранить в тёплом помещении. Нарушение температурного режима может привести к сокращению срока службы или потере работоспособности.

Тип аккумулятора[править | править код]

Тип аккумулятора определяется используемыми материалами. Различают следующие:

  • Cn-Po — Графен-полимерный аккумулятор.
  • La-Ft — лантан-фторидный аккумулятор
  • Li-Ion — литий-ионный аккумулятор (3,2-4,2 V), общее обозначение для всех литиевых аккумуляторов
    • Li-Co — литий-кобальтовый аккумулятор, (3,6 V), на базе LiCoO2, технология в процессе освоения
    • Li-Po — литий-полимерный аккумулятор (3,7 V), полимер в качестве электролита
    • Li-Ft — литий-фторный аккумулятор
    • Li-Mn — литий-марганцевый аккумулятор (3,6 V) на базе LiMn2O4
    • LiFeS — литий-железно-сульфидный аккумулятор (1,35 V)[источник не указан 603 дня]
    • LiFeP или LFP — Литий-железно-фосфатный аккумулятор (3,3 V) на базе LiFePO4
      • LiFeYPO4 — литий-железо-иттрий-фосфатный (Добавка иттрия для улучшения свойств)
    • Li-Ti — литий-титанатный аккумулятор (3,2 V) на базе Li4Ti5О12
    • Li-Cl — литий-хлорный аккумулятор (3,99 V)
    • Li-S — литий-серный аккумулятор (2,2 V)
    • LMPo — литий-металл-полимерный аккумулятор
  • Fe-air — железо-воздушный аккумулятор
  • Na/NiCl — никель-солевой аккумулятор (2,58 V)
  • Na-S — натрий-серный аккумулятор, (2 V), высокотемпературный аккумулятор
  • Ni-Cd — никель-кадмиевый аккумулятор (1,2 V)
  • Ni-Fe — железо-никелевый аккумулятор (1,2-1,9 V)
  • Ni-H2 — никель-водородный аккумулятор (1,5 V)
  • Ni-MH — никель-металл-гидридный аккумулятор (1,2 V)
  • Ni-Zn — никель-цинковый аккумулятор (1,65 V)
  • Pb — свинцово-кислотный аккумулятор (2 V)
  • Pb-H — свинцово-водородный аккумулятор
  • Ag-Zn — серебряно-цинковый аккумулятор (1,85 V)
  • Ag-Cd — серебряно-кадмиевый аккумулятор (1,6 V)
  • Zn-Br — цинк-бромный аккумулятор (1,8 V)
  • Zn-air — цинк-воздушный аккумулятор
  • Zn-Cl — цинк-хлорный аккумулятор
  • RAM (Rechargeable Alkaline Manganese) — перезаряжаемая разновидность марганцево-цинкового щелочного гальванического элемента (1,5 V)[источник не указан 931 день]
  • Ванадиевый аккумулятор (1,41 V)[источник не указан 931 день]
  • Алюминиево-графитный аккумулятор (2 V)[источник не указан 931 день]
  • Алюминиево-ионный аккумулятор (2 V)[4]

Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита. Сейчас наиболее распространены следующие аккумуляторы:

Тип ЭДС (В) Область применения
свинцово-кислотные

Pb

2,1 троллейбусы, трамваи, воздушные суда, автомобили, мотоциклы, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи, аварийное электроснабжение, источники бесперебойного питания
никель-кадмиевые

Ni-Cd

1,2 замена стандартного гальванического элемента, строительные электроинструменты, троллейбусы, воздушные суда
никель-металл-гидридные

Ni-MH

1,2 замена стандартного гальванического элемента, электромобили
литий-ионные

Li‑ion

3,7 мобильные устройства, строительные электроинструменты, электромобили
литий-полимерные

Li‑pol

3,7 мобильные устройства, электромобили
никель-цинковые

Ni-Zn

1,6 замена стандартного гальванического элемента

Форм-факторы[править | править код]

Литий-ионный аккумулятор форм-фактора 18650
Внешний аккумулятор[править | править код]

Внешний аккумулятор (аккумуляторная батарея) (англ. power bank) — устройство для многократной подзарядки мобильного устройства (телефона, смартфона, планшетного компьютера) при отсутствии источника переменного тока (электросети).

Причиной появления этих устройств стало то, что при активном использовании современных смартфонов и планшетов заряда их аккумуляторов хватает на сравнительно короткое время — полдня или день. Для их зарядки в полевых условиях и были разработаны портативные аккумуляторы[5][6]. Типичный вес таких устройств — от нескольких сотен грамм, ёмкость от нескольких тысяч мА*ч до 10-20 А*ч[7]. С их помощью можно зарядить телефон 2-3 раза. Чаще всего они предоставляют для подключения порт USB. Некоторые из них имеют разъёмы или переходники для популярных разъёмов мобильных телефонов. Внешние аккумуляторы больших ёмкостей могут иметь переходники для зарядки ноутбуков. Иногда на внешних аккумуляторах имеется индикатор заряда или встроенный светодиодный фонарик.

В большинстве случаев возможность систематического использования аккумуляторов есть только в портативных устройствах радиосвязи и иной цифровой технике, где используются литий-ионные аккумуляторы и система контроля заряда-разряда встроена в устройство. В бюджетном сегменте «простые» никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы используются в качестве бюджетной замены щелочных элементов питания (батареек). В качестве источника тока для бюджетного аккумуляторного электроинструмента используются никель-кадмиевые аккумуляторы.

Если в первом случае обычно есть возможность выбирать между бюджетным устройством «стандартного» заряда и зарядным устройством с контролем заряда (капельный заряд, импульсный заряд, ускоренный заряд с контролем напряжения и т. д.), то во втором случае изделие комплектуется, как правило, с трансформаторным источником питания для зарядки постоянным током, что при несоблюдении технических условий эксплуатации аккумулятора снижает срок его службы.

По мере исчерпания химической энергии напряжение и ток падают, аккумулятор перестаёт действовать. Зарядить аккумулятор (батарею аккумуляторов) можно от любого источника постоянного тока с бо́льшим напряжением при ограничении тока. Наиболее распространённым считается зарядный ток (в амперах), пропорциональный 1/10 условной номинальной ёмкости аккумулятора (в ампер⋅часах).

Однако, основываясь на техническом описании, распространяемом изготовителями широко применяемых электрических аккумуляторов (NiMH, NiCd), можно сделать предположение о том, что данный режим заряда, обычно именуемый стандартным, рассчитывается исходя из продолжительности восьмичасового рабочего дня, когда разряженный в конце рабочего дня аккумулятор подключается к сетевому зарядному устройству до начала нового рабочего дня. Применение такого режима заряда для этих типов аккумуляторов при систематическом использовании позволяет соблюсти качественно-стоимостной баланс эксплуатации изделия. Таким образом, с подачи изготовителя данный режим можно применять только для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов.

Многие типы аккумуляторов имеют различные ограничения, которые необходимо учитывать при зарядке и последующей эксплуатации, например NiMH-аккумуляторы чувствительны к перезаряду, литиевые — к переразряду, напряжению и температуре. NiCd- и NiMH-аккумуляторы имеют так называемый эффект памяти, заключающийся в снижении ёмкости в случае, когда зарядка осуществляется при не полностью разряженном аккумуляторе. Также эти типы аккумуляторов обладают заметным саморазрядом, то есть они постепенно теряют заряд, не будучи подключенными к нагрузке. Для борьбы с этим эффектом может применяться капельная подзарядка.

Методы заряда аккумуляторов[править | править код]

Для заряда аккумуляторов применяется несколько методов; как правило, метод заряда зависит от типа аккумулятора[8].

Медленный заряд постоянным током

Заряд постоянным током, пропорциональным 0,1-0,2 условной номинальной ёмкости Q в течение примерно 15-7 часов соответственно.

Самый длительный и безопасный метод заряда. Подходит для большинства типов аккумуляторов.

Быстрый заряд

Заряд постоянным током, пропорциональным 1/3 Q в течение примерно 3—5 часов.

Ускоренный или «дельта-V» заряд

Заряд с начальным током заряда, пропорциональным величине условной номинальной ёмкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда — примерно час-полтора. Возможен разогрев аккумулятора и даже его разрушение.

Реверсивный заряд

Выполняется чередованием длинных импульсов заряда с короткими импульсами разряда. Реверсивный метод наиболее полезен для заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, для которых характерен т. н. «эффект памяти».

ru.wikipedia.org

Гелевый аккумулятор: плюсы и минусы, фото

Современная наука развивается в ускоренном темпе – сейчас ничто не стоит на месте. Привычные для многих механизмы меняются на их модернизированные и более инновационные аналоги. Один из ярчайших примеров – это современный автомобиль. Каждый узел сейчас отличается от тех «предков», которые производили всего каких-то десять лет назад. Вряд ли раньше кто-то мог всерьез задумываться, что современный автовладелец сможет заряжать свой электромобиль прямо под своим окном от обычной бытовой розетки. Сегодня это реальность, и к тому же самая обыденная. Еще один яркий пример развития технологий – гелевый аккумулятор. Плюсы и минусы его мы и рассмотрим в нашей статье. Все, кто пользовался такими, считают, что это достаточно неплохая альтернатива традиционным кислотным батареям. Однако удалось ли ученым в гелевых АКБ исправить все недостатки традиционных кислотно-свинцовых аналогов?

Гелевые аккумуляторы: что это?

Несколько лет назад на автомобильном рынке наряду с традиционными батареями стали появляться гелевые автомобильные аккумуляторы. Плюсы и минусы их еще никто не знал. А принцип действия изначально практически ничем не отличался от свинцово-кислотной АКБ.

Отличие этого аккумулятора в особых химических элементах в электролите. За счет этих элементов он находится внутри батареи в гелевом состоянии. Электролит действительно напоминает желе. При этом внешне в такой батарее имеются все признаки стандартного аккумулятора.

Со временем технологии производства развивались, и появились два вида гелевых батарей:

Ниже мы их рассмотрим более подробно.

AGM-технология

Эти три буквы расшифровывают как «абсорбирующие стеклянные маты». На самом деле эти «стеклянные маты» представляют собой самую обыкновенную стеклоткань. Находится она внутри устройства, между положительной и отрицательной свинцовой пластиной. В этой ткани из стекла содержится желеобразный электролит в связанном состоянии. Не стоит думать, что это инновация. На самом деле по составу электролит практически ничем не отличается от традиционной смеси. Здесь тоже есть кислота. Электролитическая жидкость содержится в специальном стекловолоконном сепараторе. За счет этого желе не растекается.

Такая особенность дает возможность эксплуатировать аккумулятор в практически любом положении. Можно даже положить его на бок — и он будет работать. Батарея полностью безопасна. Вредные вещества, которые имеют свойство испаряться, теперь надежно держатся в порах стекловолокна и используются только для химических реакций. Это наиболее бюджетный гелевый аккумулятор для авто. Плюсы и минусы его соответствуют стоимости и технологии. Стандартный срок эксплуатации таких батарей составляет всего 5 лет. Однако эта цифра не является пределом. У производителей есть модели, срок службы которых может составлять десятки лет. При этом батарея не потеряет своих характеристик.

Срок годности и особенности применения

Стандартный гелевый аккумулятор способен за весь срок службы выдержать до 200 циклов перезаряда, а также полного разряда. Это еще не все. АКБ выдерживает 50 циклов при разряде в половину и до 800 при уровне разряда в 30%. Специалисты утверждают, что устройства, построенные на этой технологии, подойдут для использования в системах резервного питания. Если полностью соблюдать оптимальные температуры и правила эксплуатации, то есть все шансы, что АКБ сможет отработать заявленный производителем срок.

Технология GEL

Итак, мы рассмотрели стекловолоконные гелевые аккумуляторы для авто. Плюсы и минусы их – возможность работы в любом положении, безопасность для людей, необходимость строгого соблюдения температурного режима, невысокий срок службы и небольшой циклический ресурс.

Аккумуляторы, изготовленные на базе технологии GEL, отличаются более высокими техническими характеристиками. Здесь больший циклический ресурс, энергоемкость и другие плюсы. Эти батареи иногда способны выдержать до 800 циклов заряда/разряда без потери емкости. У автомобилистов есть мнение, что название этой технологии можно расшифровать как гелий. Однако нужно понимать, что это гель. Между свинцовыми пластинами аккумулятора есть специальный сепаратор. В случае с этими устройствами внутри содержится силикагель. Им заполнено все внутреннее пространство еще на этапе производства. Затем силикагель застывает и в результате затвердеет. При этом в нем будет огромное количество пор. Здесь удерживается силикагель.

Преимущества GEL-аккумуляторов

Так как все внутреннее пространство в устройстве занято сепаратором-силикагелем, то в этих батареях можно полностью исключить любую возможность осыпания пластин. Это наилучшим образом сказывается на ресурсе и сроке эксплуатации. Даже больше – такая конструкция позволила улучшить общую техническую характеристику. Это положительно повлияло на ресурс и устойчивость устройства к глубокому разряду.

Автовладельцы уже оценили гелевые аккумуляторы для автомобиля. Позитивные отзывы о них действительно есть. Их очень много. Также эти отзывы владельцев можно услышать даже просто на улице. И пускай номинальный срок эксплуатации GEL-батареи не сильно выше, чем ресурс аккумуляторов AGM, но что касается числа циклов заряда/разряда, то здесь эта цифра будет выше не более чем на 50% — отмечают автомобилисты.

Ресурс

Если говорить проще, то стандартная гелевая батарея, изготовленная по такой технологии, сможет легко выдержать около 350 разрядных циклов при полной глубине разряда, до 550 при половине и до 1200 циклов при разряде в 30%.

Таким образом, решив приобрести такие гелевые аккумуляторы для автомобиля, характеристики их нужно учитывать. А еще на них можно сэкономить – они более устойчивы к глубоким разрядам, а значит, им практически не нужно сервисное обслуживание и ремонт. Из-за особенностей конструкции, данные устройства в значительно меньшей степени подвергаются процессу сульфатации. Это значит, что они могут запросто выдержать в состоянии полного разряда два и более дней.

Преимущества и недостатки

Вне зависимости от того, каков гелевый аккумулятор, плюсы и минусы он однозначно имеет. Рассмотрим их. Среди основных преимуществ можно выделить следующие:

  • Батарея отличается высокими пусковыми токами.
  • Электролит не будет протекать, даже если корпус получит серьезные повреждения.
  • Такие АКБ не нуждаются даже в минимальном обслуживании – они даже сделаны в необслуживаемом корпусе.
  • Аккумулятор может работать в любых положениях.
  • И наконец, если электроника исправна, срок службы батареи может быть значительно выше, чем у его кислотно-свинцовых родственников.

Среди недостатков выделяют слабую устойчивость к перезаряду. В процессе заряда рекомендуется постоянно контролировать процесс и наблюдать за индикатором. Также имеется плохая устойчивость к низким температурам. Наконец, существенный недостаток – это высокая цена.

Не для российской зимы

Вот и все недостатки. Что можно сказать в итоге? Это неплохой вариант в различных системах аварийного источника электричества. Но в нашем климате гелевые аккумуляторы для автомобиля лучше не использовать. С ними могут возникнуть некоторые трудности.

И пусть у них куча привлекательных плюсов, эти АКБ не смогут стать надежным помощником в российских климатических условиях – достаточно поэксплуатировать батарею хотя бы одну зиму, и она выйдет из строя намного раньше срока. Но если очень хочется, то никто не сможет запретить использовать эти устройства. Самое главное, чтобы бортовая сеть смогла поддерживать необходимые режимы заряда. В случае с отечественными автомобилями это может быть довольно проблематично, даже если регулятор напряжения работает исправно и будет заменен на 16 В. Однако владельцам новых иномарок отлично подойдут гелевые аккумуляторы для автомобиля. «За» и «против» их использования в этом случае большой роли не играют. А потребности машины в электричестве гелевая батарея полностью удовлетворит.

Как заряжать?

Сейчас, невзирая на количество существенных плюсов, такие АКБ редко встречаются. Автомобилисты еще не знают, как обслуживать и ухаживать за такой батареей. Далеко не все сервисные центры сегодня обслуживают гелевые аккумуляторы для автомобиля. Чем отличаются зарядные устройства для них, тоже мало кто знает. Даже некоторые специалисты в СТО не знают, как правильно обслуживать такие батареи. При зарядке главное — точно соблюдать уровень подаваемого напряжения. Если эту границу превысить, то АКБ выйдет из строя. В технической информации к той или иной АКБ указывают допустимые напряжения. Этим требованием не стоит пренебрегать. Не забывайте, что гелевый аккумулятор можно долго хранить в полностью разряженном состоянии.

Но когда в момент заряда будет подаваться высокое напряжение, электролит начнет производить газ. Его объемы настолько велики, что он не может удерживаться внутри сепаратора. Это может быть опасно. Необходимо точно знать, как использовать гелевые аккумуляторы для автомобиля. Негативные отзывы о них пишут те, кто не читал инструкцию.

Зарядное устройство: каким оно должно быть?

Характеристики данного устройства зависят от особенностей конкретной батареи. Если учесть, что гелевые АКБ отличаются особой конструкцией, то ЗУ для стандартного аккумулятора в данном случае не подойдет. Величина конечного напряжения заряда для каждого вида АКБ будет различной. Поэтому высокое напряжение, что подается на гелевые AGM-батареи, спровоцирует закипание электролита. Температурная компенсация ЗУ должна точно соответствовать числу, которое производитель указал для конкретной АКБ. Также важно корректное напряжение. Нужно помнить, что гелевые аккумуляторы очень чувствительны к данному параметру. Процесс зарядки должен проводиться под четко выставленным и определенным напряжением.

Резюме

Вот что такое гелевый аккумулятор. Плюсы и минусы таких батарей заставляют обратить внимание на них. Такие АКБ можно смело устанавливать на дорогие иномарки. Цена полностью соответствует качеству. А при должном уходе и соблюдении простых правил эти батареи будут служить достаточно долго.

Итак, мы выяснили, какие имеет гелевый аккумулятор плюсы и минусы.

fb.ru

Гелевый Аккумулятор Википедия

Самый быстрый способ, как определить гелевый аккумулятор или кислотный — это пошатать сам аккумулятор и прислушаться булькает («бултыхается») ли в нем электролит, по ощущениям как вода в минералке «бултыхается» или нет. Если булькает — значит электролит внутри аккумулятора жидкий — а значит аккумулятор кислотный; если нет значит в аккумуляторе электролит гелеобразный — соответственно и аккумулятор у вас в руках — гелевый.

 

Так а какой аккумулятор лучше гелевый или кислотный?

Прежде чем ответить на этот вопрос мы вкратце разъясним какие типы аккумуляторов существуют на транспортную технику:

  • Кислотные аккумуляторы
  • AGM аккумуляторы
  • Гелевые аккумуляторы

В большинстве случаев у людей на уме лишь кислотные и гелевые аккумуляторы и многие не знают о существовании AGM аккумуляторов, а AGM аккумуляторы воспринимают как гелевые аккумуляторы — а это не так

С кислотными аккумуляторами в принципе все ясно — это аккумуляторы в которых, если заглянуть во внутрь аккумулятора, свинцовые пластины, залиты жидко образным электролитом. Практически в каждом автомобиле устанавливаются кислотные аккумуляторы за исключением новых электрокаров.

С развитием аккумуляторной науки и выпуском электромобилей изобрели новые аккумуляторы — гелевые. Слово гелевые пошло от состояния электролита — «гелеобразное». Благодаря гелеобразному состоянию электролита существенно увеличивается срок эксплуатации аккумулятора и его характеристики. Процесс производства такого аккумулятора трудоёмкий и затратный — соответственно и стоимость аккумулятора очень высока.

Например, стандартный аккумулятор кислотный стоит приблизительно 60-80 баксов, тогда как гелевый аккумулятор стоит 180-200 баксов.

Скажете ничего себе? Да именно так! Также вы можете сказать, что видели их по цене 100-120 баксов — и вы возможно заблуждаетесь!

Не зря в начале обзора мы отметили их различия. В различии есть аккумуляторы AGM. Аккумуляторы AGM появились не сразу, а появились только после появления гелевых аккумуляторов. Производство их менее затратное нежели гелевые аккумуляторы так как если разобрать AGM аккумулятор (не вдаваясь глубоко в саму технологию) мы увидим стекловату пропитанную электролитом. И это две разные вещи по сравнению с гелевыми аккумуляторами. И именно эти аккумуляторы стоят 100-150 баксов. Многие магазины представляют их в продаже как гелевые аккумуляторы, а на самом деле это AGM аккумуляторы. В ниже приведенных фотографиях Вы наглядно можете увидеть состав AGM аккумуляторов:

akbset.com

Аккумуляторы AGM и GEL (гелевые): что выбрать?

При решении задачи по бесперебойному питанию часто сталкиваются с непростым выбором между аккумуляторами AGM и GEL.Разобравшись в особенностях технологий изготовления АКБ и эксплуатационных характеристиках, мы сможем сделать выводы о сфере оптимального применения.

AGM технология аккумуляторных батарей

AGM расшифровывается как Absorbent Glass Mat и означает “абсорбирующее стекловолокно”. По сути, это обычные свинцово-кислотные аккумуляторы, только в них электролит находится не в виде свободно перетекающей жидкости, а в виде обильно пропитанной раствором серной кислоты стекловаты (своеобразный подгузник для электролита ). Что это даёт:

  • Есть место для выделяющегося в процессе заряда водорода – он “запирается” в стекловолокне. Иными словами газ полностью рекомбинируется внутри АКБ. Это позволяет безопасно использовать AGM АКБ в помещении.
  • Герметичная конструкция позволяет их эксплуатировать в любом положении
  • Не требуют обслуживания, но это не исключает необходимости переодической “тренировки” батарей

AGM технология

Специально для наших читателей мы не пожалели и распилили популярную батарейку CSB GP 12120, давайте посмотрим что у неё внутри:

Распил CSB GP 12120

Свинцовые пластины с абсорбированным стекловатой электролитом

Сам AGM – обильно пропитан электролитом

Свинцовая пластина

Gel технология

Конструктив гелевого аккумулятора аналогичен AGM, но электролит абсорбирован не стекловолокном, а загущен при помощи силикагеля (SiO2). Гель удерживает в своей структуре электролит, поддерживая целостность свинцовых пластин. Движение молекул электролита происходит через микропоры гелевой структуры.

Теперь давайте сравним характеристики и стоимость аналогичных аккумуляторов, сделанных по разной технологии. На основании дата-листов (ТТХ) и опроса инженера произведем сопоставления характеристик на примере аккумуляторов Delta и Challenger.

1) Заряд

Классическим для свинцово-кислотных АКБ считается ток заряда 0,1С или 10% от ёмкости аккумулятора, но максимальный допустимый ток заряда у AGM и гелевых аккумуляторов различный:

Заряд максимальным током несколько сокращает срок жизни аккумулятора (на 5-7%), но может быть очень кстати в случаях, когда зарядить батарею требуется быстро. Например, при работе в гибридных системах с генератором. Таким образом, минимально возможное время заряда (с учетом КПД) для полностью севшего AGM аккумулятора составит около 6 часов, а у GEL – 8 часов.

2) Кол-во циклов

Давайте сравним количество циклов для АКБ различного типа по двум различным сериям

Delta HR 12-100 (AGM): 100 % DOD – 275 циклов, 50% – 575 циклов, 30% – 1325 циклов

Delta GX 12-100 (GEL): 100% – 325 циклов, 50% – 700 циклов, 30% – 1850циклов

 

Delta DTM 12-200 L (AGM): 100% – 275 циклов, 50% – 550 циклов, 30% – 1200 циклов

Delta GX 12-200 (GEL): 100% – 325 циклов, 50% – 700 циклов, 30% – 1850 циклов

Итак, разница в цикличности между сериями HR (AGM) и GX (GEL) при DOD 50% – 21,7%  в пользу последнего; между DTM и GX: 27,2% в пользу последнего.

Для объективности представим график и данные по АКБ Challenger серия A (AGM) и G (GEL) при разряде до 80%


Challenger A12-200 – 80% DOD – 525циклов
Challenger G12-200 – 80% DOD – 645циклов
Разница в 19%.

3) Текущая розничная цена и стоимость цикла

Из-за нестабильного курса пришлось указать в ненавистных долларах. В соотношении с количеством циклов при разряде 50%:

У Challenger:

4) Глубокий разряд

Гелевый аккумулятор благодаря использованию загустителя электролита более устойчив к глубоким разрядам, иными словами разряд до 1.6В/эл (9,6В) наносит меньше вреда для аккумулятора. Глубокий разряд батарей присущ альтернативной энергетике (солнечные панели, ветряки), в буферных режимах ИБП и инверторы не допускают разряд аккумулятора ниже 10.5В.

5) Срок жизни

Срок жизни аккумулятора относительно абстрактная вещь ввиду того, что провести профессиональное исследование с параллельной эксплуатацией выборки двух типов АКБ различных серий длительностью 10-12 лет и сопоставить его результаты сложно и затратно. В документации срок жизни аккумуляторов указан одинаковый. Ввиду этого, мы должны опираться на косвенные данные, которые нам дают инженеры производств, мнение которых основывается на особенностях технологий изготовления. Итак:

  • DTM – стандартный аккумулятор AGM
  • HR и HRL – отличается составом электролита, в который добавлены специальные присадки, которые увеличивают энергоотдачу и замедляют процесс сульфатации и коррозии свинцовых пластин аккумулятора, заметно продлевая срок его службы
  • Gel – электролит загущен силикагелем

На основании опроса экспертов, рейтинг жизнеспособности и сроков работы в буферном режиме от меньшего к большему выстраивается так:

  • GX – ориентир на цикличность
  • DTM L – присадки Long Life
  • HR – присадки + высокая энергоотдача

Выводы

  1. AGM аккумуляторы имеют преимущество в системах требующих быстрого заряда аккумуляторов, например, в случае гибридных схем “инвертор+генератор” (мы сокращаем время работы генератора и увеличиваем время тишины), т.к. выдерживают больший зарядный ток.
  2. В случае решения задачи автономного питания на базе солнечных панелей или ветрогенератора при достаточности бюджета гелевые аккумуляторы предпочтительнее, так как устойчивы к глубокому разряду и имеют больше ресурс циклов заряда-разряда.
  3. Для работы в буферном режиме, т.е. в системах резервного питания на базе ИБП, инверторов предпочтение следует отдавать  AGM-технологии, т.к. батарейный банк получается дешевле и он дольше прослужит (срок жизни аккумуляторов при буферном режиме исчисляется в годах, а не в циклах). Самая живучая серия аккумуляторов HR и HRL благодаря различным присадкам в электролит, снижающим процессы разрушения свинцовых пластин.
  4. В мощных системах с высокими токами разряда и автономией до 30 минут рекомендуется использование серий HR и HRL, т.к. эти АКБ обладают самой большой энергоотдачей в единицу времени при коротких циклах.

Наше видео с семинара по обучению партнеров. Технологии AGM и Gel

 

Оставляйте комментарии и задавайте вопросы!

tok-shop.ru

про AGM аккумуляторы — DRIVE2

Приветствую всех гостей моей страницы.Это первый пост в моем блоге, и он будит связан не только с автозвуком.
Читая страницу моей машины возможно вы задавались вопросом, что такое AGM аккумуляторы(непонятная аббревиатура) и зачем они установлены у меня в автомобиле?

Казалось бы все просто, есть аккумуляторы двух видов:обслуживаемые и необслуживаемые…а также есть огромное количество брендов которые их производят, и лучше довериться известному(раскрученному бренду) т к их аккумуляторы лучше…оказывается все не так просто.

Позвольте рассказать Вам о акб, произведенных по технологии AGM, и почему они так хороши.

Начнем с теории:
AGM (Absorbent Glass Mat) — это технология изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов, созданная инженерами Gates Rubber Company в начале 1970-х годов. Отличие батарей AGM от классических в том, что в них содержится абсорбированный электролит, а не жидкий, что даёт ряд изменений в свойствах аккумулятора

на фото гибрид от «Варты», с жидким электролитом…но у агм акб с желеобразным электролитом строение аналогичное и они чуть более выносливые

Классический свинцово-кислотный аккумулятор это корпус, разделённый на отсеки сепараторами — микропористым пластиком. В отсеки залит электролит — раствор серной кислоты, и в этот раствор погружены пластины, между положительными и отрицательными пластинами протекает ток. Технология AGM использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель отсеков корпуса из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объём используется для рекомбинации газов.
Аккумуляторы, производимые с использованием технологии AGM, изготавливаются в спиральной или плоской конфигурации. Серия продукции со спиральной конструкцией блоков производится в основном в Северной Америке, а с плоской конфигурацией электродов — и в Северной Америке и в Европе. Спиральные элементы обладают большей площадью поверхностного контакта, что даёт возможность кратковременно выдавать бóльшие токи и быстрее заряжаться. Однако, обратной стороной является уменьшение удельной ёмкости аккумулятора (соотношение электрической ёмкости и размеров) по сравнению с плоской конфигурацией. В настоящий момент наиболее распространены автомобильные аккумуляторы AGM с плоской конфигурацией блоков. Спиральные блоки SpiraCell запатентованы компанией Johnson Controls для серии Optima и не могут использоваться без её разрешения, в отличие от плоских блоков.

Немного фактов о которых возможно Вы не слышали:

-С 1985 года и по сей день аккумуляторными батареями с технологией AGM комплектуются бомбардировщики B-52 и истребители F-18.
-Для СТАЦИОНАРНОГО заряда батарей изготовленных по технологии AGM, желательно использовать специальное зарядное устройство с соответствующими параметрами заряда(фиксацией выходного напряжения), отличными от заряда классических аккумуляторов с жидким электролитом(с фиксацией выходного тока, НО напряжение в про

www.drive2.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *