чем отличается гелевый аккумулятор
Какая разница между AGM, гелевой и обычной жидкокислотной батареей?
Какая разница между AGM, гелевой и обычной жидкокислотной батареей?
Многие путают и называют аккумуляторы с абсорбированным электролитом гелевыми. Но это не так, просто две разные технологии производства аккумуляторов, решали одни и те же задачи, но нашли разное применение в технике.
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи со времени их изобретения и до сих пор остаются самыми надежными, долговечными и не требующими больших эксплуатационных затрат химическими источниками тока в автомобилях. В настоящее время производятся и активно эксплуатируются аккумуляторные батареи трех типов.
1. Батареи первого поколения — батареи с жидким электролитом.
Активной массой положительного электрода обычной автомобильной батареи служит двуокись свинца, отрицательного — чистый свинец, а электролитом — водный раствор серной кислоты. При разряде батареи активные массы пластин вступают в химическую реакцию с электролитом, вырабатывая электрический ток. При этом они преобразуются в сульфат свинца, а в электролит выделяется вода. При заряде происходит обратный процесс.
Для повышения твердости и коррозионной стойкости электродов свинцовые решетки, удерживающие активную массу, сначала легировали добавками сурьмы и мышьяка. Но сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. Такое неудобство, как необходимость обслуживания классических батарей, заставила производителей искать способы упрощения эксплуатации. Сначала было снижено содержание сурьмы в пластинах, затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Гибридные АКБ продолжали требовать долива воды, но уже гораздо реже. Применение кальция в положительных пластинах привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, кальциевые батареи имеют другой недостаток: они плохо переносят глубокие разряды. Чтобы повысить устойчивость АКБ к глубоким разрядам, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро (Ag). Так возникли самые распространенные на сегодняшний день необслуживаемые автомобильные АКБ.
2. Батареями второго поколения стали герметизированные гелевые батареи (Gelled Electrolite).
В таких батареях кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии благодаря добавлению в него соединений кремния. Гелевый электролит позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри сильно развитой системы пор в массе геля. Это решает проблему необслуживаемости АКБ.
Однако аккумуляторы с загущенным электролитом имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. Батареи с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки при коротких режимах. Кроме того, гелевые батареи критичны к температуре окружающей среды и стабильности зарядного напряжения. Для их подзаряда нужно использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже +/- 1% для предотвращения обильного газовыделения.
Батареи типа GEL наиболее устойчивы к глубоким разрядам и не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы при нормальных условиях эксплуатации. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.
В качестве автомобильных аккумуляторов большого распространения гелевые батареи не получили по причине очень высоких требований к бортовому электрооборудованию и из-за резкого падения пускового тока на холоде. Но широко применяются в качестве резервных источников питания в сфере телекоммуникаций.
3. Батареи третьего поколения — это герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом. Технология называется AGM (Absorptive Glass Mat).
AGM-технология вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, размещенных между электродами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой каппилярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции газов. Принцип рециркуляции такой же, как у гелевых АКБ: блуждая по порам сепаратора, газы успевают «вернуться» в электролит, не покидая корпус аккумулятора. Таким образом, AGM батареи также не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации.
Конструкция AGM батарей позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. Они нечувствительны к колебаниям температуры, долговечны и виброустойчивы.
Но главное преимущество таких батарей — в стойкости к глубоким разрядам. Происходит это за счет повышенной плотности сборки блока пластин и удержания активной массы. Электролит «связан», и разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием с последующим окислением пластин, как это случается с традиционными АКБ.
Но, как и гелевые, AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, только причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них. Поэтому единственным условием для длительной эксплуатации такого рода аккумуляторов в автомобиле является правильный выбор зарядного устройства и контроль за работой генератора.
Особенности гелевого аккумулятора, его отличия от свинцово-кислотного
В последнее время автолюбители часто задаются вопросом, чем хороши гелевые аккумуляторы и насколько будет оправданным именно такое приобретение для автомобиля. Благодаря активным рекламным кампаниям со стороны производителей этой разовидности АКБ, многие считают их самыми лучшими и желают купить, невзирая на их довольно высокую стоимость. Также начинающие водители интересуются тем, какой аккумулятор лучше, гелевый или кислотный. Поэтому лучше всего будет подробно рассказать о характеристиках гелевых аккумуляторов именно в их сравнении со свинцово-кислотными АКБ.
Вспоминаем кислотные аккумуляторы
Для начала не помешает вкратце вспомнить о том, как устроена свинцово-кислотная батарея. Внутри нее находится пакет пластин, имеющих минусовой и плюсовой полюса, а между пластинами — пластиковая проложка, не дающая им замыкаться друг с другом. Итого — 6 стандартных «банок» и 6 пакетов пластин, залитые жидким электролитом.
Электролит имеет следующий состав: 35% серной кислоты и 65% дистиллированной воды. Именно электролит, взаимодействуя со свинцовыми пластинами, позволяет накапливать заряд. Вода поглощается, плотность кислоты растет.. Таким образом происходит накопление заряда внутри кислотных АКБ с выходным напряжением 12 вольт.
Когда происходит разряд такой батареи, серная кислота оседает на свинцовых пластинах, и в аккумуляторе становится больше воды. Если она относится к категории обслуживаемых, в нее можно залить свежий электролит для восстановления рабочих характеристик.
Плюсы и минусы кислотной аккумуляторной батареи
Плюсы:
Минусов у них, все-таки, больше:
Гелевые аккумуляторные батареи с выходным напряжением 12 В имеют бесспорные преимущества перед свинцово-кислотными. Особенно в плане безопасности. Рассмотрим вначале их главные особенности и химическую структуру.
Как устроен гелевый аккумулятор
Устройство гелевого аккумулятора значительно отличается от устройства его кислотного предшественника. Главное отличие — вместо жидкости внутри находится плотная структура в виде геля. Такая структура обеспечивается тем, что в электролит добавляется оксид кремния.
Гель выполняет и роль сепаратора (разделителя) между пластинами во избежание короткого замыкания между ними. Он плотно «держит» электролит и пластины, как бы запечатывая их внутри себя. Все это выглядит для покупателя очень заманчиво. Но перед тем, как приобретать гелевый аккумулятор для авто, плюсы и минусы такого варианта также не помешает рассмотреть более подробно.
Достоинства и недостатки гелевых батарей
Плюсы:
Однако, несмотря на все преимущества, минусы у таких аккумуляторов тоже есть:
Последний пункт из разряда «минусов» нуждается в дополнительном разъяснении. Будет полезно узнать и учесть определенные особенности устройства отечественных автомобилей. Точнее, слабость конструкции их реле-регуляторов, которые могут выйти из строя в любое время. Если это произойдет, и системы контроля напряжения не будет, гелевая АКБ безвозвратно потеряет свою пригодность к работе. Для этого и нужны защитные клеммы с дополнительным реле-регулятором, который возьмет на себя функции «местного» реле в случае, если его исправность будет нарушена.
«Кислотник» или «гель»?
Ответ на данный вопрос кроется, большей частью, в финансовых возможностях и личных предпочтениях покупателя. Взвесив свои финансы, можно понять, что будет являться наиболее предпочтительным. С одной стороны, не стоит бояться обслуживаемых вариантов аккумуляторов. Современные кислотные батареи бывают и частично обслуживаемыми: просто заправьте их раз в год дополнительной порцией электролита, либо дистиллированной воды.
Однако для того, чтобы определить плотность жидкости внутри АКБ, нужен определенный опыт, знания и навыки. К тому же, необходимость даже такого контроля на современном этапе приемлют не все водители.
Если потребителя не смущает высокая стоимость гелевой батареи, можно приобрести ее и спокойно ездить. Но важно не забыть о дополнительном реле-регуляторе, без которого такой аккумулятор устанавливать нельзя. Особенно, если речь идет об автомобилях отечественного производства.
Проверяем батарею при покупке
Нагрузочной вилкой
Итак, если решение о приобретении гелевой АКБ принято окончательно, следует знать о том, как проверить гелевый аккумулятор непосредственно перед его приобретением в магазине. Речь идет об обязательной проверке с помощью нагрузочной вилки, которую должен уметь проводить любой продавец. Не стоит покупать АКБ без надлежащей проверки ее работоспособности.
В случае, если U «проседает» до 8 В и ниже, а потом восстановления не происходит, такую батарею покупать не рекомендуется. Это означает то, что она, скорее всего, долго пролежала на складе без использования, и уровень ее емкости значительно упал.
Цифровым вольтметром
В процессе эксплуатации гелевой батареи важно проведение самостоятельной диагностики уровня ее напряжения — для того, чтобы не пропустить того момента, когда она будет нуждаться в том, чтобы зарядиться:
Зарядка гелевого аккумулятора
Чтобы зарядить гелевый аккумулятор, нужно:
Если ваши финансовые возможности позволяют приобрести гелевый аккумулятор, при соблюдении определенных правил его экплуатации он оправдает свою стоимость и даже приобретение дополнительного реле. Важно знать специфику батарей такого типа и не относиться к ним слишком беспечно, несмотря на «необслуживаемость», наличие которой не отменяет бережного и внимательного отношения к АКБ любого типа.
Все про гелевые аккумуляторы: плюсы, минусы, зарядка, восстановление, срок службы, обслуживание
Каждый автовладелец понимает, насколько важен источник питания в машине. Когда приходит время его менять, многие сталкиваются с тем, что не знают, какой АКБ лучше выбрать и на какие параметры ориентироваться. Рекламы в интернете, по телевизору и в других источниках предостаточно, но выбрать идеальный аккумулятор непросто. Мы постарались собрать всю полезную информацию и рассмотреть плюсы-минусы гелевых источников питания в одной статье.
Что такое гелевый АКБ, его конструкция, характеристики, срок службы
Гелевый аккумулятор – это свинцово-кислотный источник питания, в котором электролит между пластинами находится в абсорбированном, гелевом состоянии. Gel-технология подразумевает полную герметизированность и необслуживаемость этого источника питания, принцип работы которого ничем не отличается от остальных видов аккумуляторов.
Конструкция гелевых АКБ
В привычных свинцово-кислотных аккумуляторах электролит представлен в виде смеси дистиллированной воды и серной кислоты. Gel-технология отличается тем, что кислотный раствор в АКБ находится в виде геля. Такая структура электролита достигается путём добавления в состав силиконового наполнителя, сгущающего смесь.
Несколько высокопрочных пластмассовых цилиндрических блоков, соединённых между собой, образовывают корпус гелевого источника питания.
Основные элементы источника питания:
Принцип работы гелевого источника питания аналогичен этому процессу в обычных свинцово-кислотных АКБ — заряженный источник отдает заряд. Во время этого процесса напряжение падает, а плотность электролита уменьшается.
Характеристики Gel-аккумуляторов
Выбирая новый гелевый источник питания, необходимо обратить внимание на следующие параметры:
Маркировка гелевых АКБ
Немаловажным параметром выбора нового источника питания является дата его производства. Формат обозначения этой информации зависит от производителя. Разберём основные примеры:
Второй (буква) — месяц начиная с января (А).
Третий и четвёртый (цифры) — день месяца
Срок службы гелевых аккумуляторов
Срок службы гелевого аккумулятора, который сообщают производители — около 10 лет. Однако стоит понимать, что он может меняться в зависимости от условий эксплуатации.
На уменьшение срока службы Gel-аккумулятора влияют слишком низкие (менее −30 °C) и слишком высокие (более +50 °C) температуры. Это связано с тем, что в таких условиях электрохимическая активность источника питания то падает, то возрастает. Стоит отметить, что повышение температуры влечёт за собой ускорение коррозийности пластин. Постоянный недозаряд АКБ также ведёт к уменьшению срока годности батареи. Вместе с тем чрезмерные заряды отрицательно сказываются на продолжительности эксплуатации.
Плюсы и минусы гелевых аккумуляторов
К достоинствам гелевых аккумуляторов стоит отнести:
Вместе с тем стоит сказать и о некоторых недостатках аккумуляторов, изготовленных с помощью gel-технологий:
Сравнение: какой аккумулятор лучше, гелевый или кислотный?
Если с плюсами гелевых аккумуляторов все понятно, то что же можно сказать о свинцово-кислотных?
Они проверены временем и их положительные стороны давно известны:
Сравнение показывает, что обычный аккумулятор немногим уступает gel-технологиям. Из основных преимуществ гелевой технологии можно выделить более продолжительный срок эксплуатации, меньшие потери во время простоя автомобиля и устойчивость к глубоким разрядам.
Сравнение: какой АКБ лучше, гелевый или AGM?
AGM-аккумуляторы отличаются наличием электролита не в жидком виде и не в гелевом — кислотный раствор наполняет стеклоткань, которая располагается между пластинами. Благодаря довольно компактному расположению материала, размеры agm-батарей позволяют существенно увеличить ёмкость источника питания. Эти АКБ характеризуются низким внутренним сопротивлением, что позволяет говорить о максимально быстром заряде источника питания и быстром разряде за счёт возможности выдавать большие токи. AGM аккумуляторы выдерживают свыше 200 полных разрядов. Единственной рациональной причиной отказаться от гелевых АКБ в пользу AGM может стать необходимость высоких пусковых токов для завода машины в морозы. По остальным параметрам АГМ технологии существенно проигрывают гелевым.
Зарядка гелевых аккумуляторов
Гелевые аккумуляторы довольно восприимчивы к силе тока и напряжению, поэтому зарядка такого источника питания требует регулировки данных характеристик. Устройства, которыми традиционно заряжают свинцово-кислотные АКБ для зарядки Gel-аккумулятора не подойдут. Поэтому вопрос о том, как правильно заряжать гелевый аккумулятор, стоит подробно рассмотреть подробнее.
Как правильно зарядить гелевый АКБ?
Чтобы правильно зарядить gel-батарею необходимо использовать силу тока равную 10% от ёмкости аккумулятора. Например, АКБ 60 Ач надо заряжать током в 6 ампер. Для срочной подзарядки можно использовать 30%, то есть 18А максимум для указанной ёмкости. На корпусе АКБ есть наклейка, на которой указан рекомендованный максимальный ток зарядки для определённой модели — Max initial current (№1 на фото ниже)
Важно и значение напряжения — оно не должно превышать 14,5В. В противном случае внутри батареи начнётся процесс разрушения — гель будет становиться более жидким и утратит свои свойства. Рекомендованное значение напряжения при зарядке указывается производителями на наклейке после слов Cycle use (№ 2 на фото выше). В таком режиме для полного заряда аккумулятора потребуется 10–12 часов.
Обращаем ваше внимание, для гелевых аккумуляторов предусмотрена возможность режима зарядки для сохранения энергии. Такой способ используется в рамках обслуживания источника питания и рекомендован для периодической подзарядки АКБ. Каким напряжением можно заряжать источник питания для поддержания его работоспособности, указано также на наклейке в строке Standby use (№ 3 на фото выше).
Какая нужна зарядка для гелевых аккумуляторов?
Современный рынок предлагает большое количество всевозможных зарядных устройств для аккумуляторов. Однако стоит помнить, что только свинцово-кислотные могут заряжаться от любого оборудования.
Гелевые источники питания требовательны к напряжению и силе тока, поэтому использование нерегулируемых зарядок может испортить АКБ. Давайте разберёмся, какое зарядное устройство необходимо для обслуживания гелевого аккумулятора.
Производители рекомендуют осуществлять зарядку источника питания поэтапно:
Таким образом, для зарядки гелевых аккумуляторов необходимы импульсные зарядные устройства, которые позволяют регулировать силу тока и напряжение, а также имеют функцию отключения тока.
Зарядка для гелевых АКБ своими руками
Если у вас есть определённые навыки и желание собрать зарядку для аккумулятора самостоятельно, то вы можете сделать это с помощью представленной схемы и видео.
Более подробно о том, как собрать зарядное устройство на микросхеме L200C аккумулятор самостоятельно написано в этот статье: http://rustaste.ru/improvised-charger-for-gel-batteries-l200c.html
Обслуживание: как восстановить гелевый аккумулятор, замена электролита
Если вы обслуживаете источник питания согласно рекомендациям производителя, то скорее всего он беспроблемно отслужит свой срок эксплуатации и не потребует дополнительных действий. Если источник питания вздулся или разрушились пластины, то мы рекомендуем не заниматься его восстановлением, а приобрести новый. В каких случаях можно попытаться оживить гелевый АКБ?
Если вы заметили потерю ёмкости у вашего аккумулятора, то, возможно, произошло высыхание гелевого компонента. В таком случае необходимо восстановить водный баланс элемента с помощью дистиллированной воды. Далее мы поэтапно расскажем, как это сделать.
Также оживление аккумулятора может понадобиться при сильной сульфации пластин, которая образовывается во время эксплуатации батареи. Есть два способа десульфации:
Как видите, способы восстановления аккумуляторов существуют, однако, они не очень подходят для гелевых источников питания. Мы рекомендуем не пытаться реанимировать гелевый АКБ, а приобрести новый.
Можно ли в гелевый аккумулятор залить электролит или воду?
В рамках обслуживания гелевых аккумуляторов в них можно доливать дистиллированную воду тем способом, который мы описали выше. Обычную воду из-под крана в источники питания наливать не рекомендовано – в ней слишком много примесей, которые будут мешать протеканию правильно реакции.
Гелевые аккумуляторы для автомобилей довольно популярны благодаря отсутствию необходимости их обслуживания. Как видите, эксплуатация этих источников питания крайне проста. Однако многих отпугивает их высокая стоимость. При должном обслуживании — своевременном подзаряде, соблюдении условий хранения — эта батарея прослужит долго, а восстановление ёмкости не займёт много времени и сил. Как вы ухаживаете за гелевым АКБ? Приходилось ли сталкиваться с проблемами во время зарядки или восстановления? Поделитесь своим опытом с нашими читателями.
Гелевые аккумуляторы.
Я уже язык смозолил, пока объяснял, что технологии GEL и AGM — это в принципе разные вещи.
Ну, вот наконец-то и ролик вышел на эту тему.
Для тех, кто интересуется именно AGM, тоже есть ролик — самый первый в моём блоге.
Рассказ о том, какие плюсы и какие минусы имеет аккумулятор, выполненный по GELтехнологии, насколько он действительно необслуживаемый и как его правильно эксплуатировать.
Давайте определим, что такое аккумулятор GEL, для чего он создавался, и где применяется.
В первую очередь обратите внимание, что технологии GEL и AGM совершенно не похожи друг на друга, хотя их часто объединяют или путают.
Технология называется GEL от слова гель, так что название не имеет никакого отношения к газу гелий, а исключительно к гелеобразному (загущенному) состоянию электролита. Поэтому аккумуляторы называются гелЕвые, а не гелИевые.
Загущение электролита производится селикагелем. Что этим достигается? Электролит уже не жидкий, его невозможно пролить. Измерение плотности становится ненужной операцией, и в этом смысле у владельцев гораздо меньше хлопот, чем с любым аккумулятором с жидким электролитом. Такие аккумуляторы не боятся наклонов и даже переворотов. Но! Это вовсе не означает, что их можно постоянно эксплуатировать «вверх ногами»!
Электролит в гелеобразном виде всё равно остаётся электролитом. Но из-за желеобразного состояния ионный обмен в нём замедленный. Это приводит к тому, что аккумулятор не в состоянии отдавать большие токи. Поэтому используются гелевые аккумуляторы там, где токовые нагрузки меньше стартерных.
Примеры использования гелевых батарей.
Тяговые аккумуляторы подъемников, гольфкаров и другой техники.
Автономное освещение или отопление.
Источники бесперебойного питания. И не обязательно компьютеров, а в том числе и газовых котлов.
Ветрогенераторы и другие подобные устройства для накопления энергии.
С загущением электролита связана и ещё одна особенность гелевых аккумуляторов.
В геле при заряде так же происходит газовыделение. Но если его интенсивность будет выше определенного уровня, то жёсткий корпус аккумулятора просто разорвёт. Поэтому корпуса для таких батарей делают достаточно пластичными, и их размеры в процессе эксплуатации несколько меняются, пульсируют.
По этой же причине аккумуляторы технологии GEL плохо переносят заряд большими токами и высокие напряжения. Сам гель просто «усыхает», срок эксплуатации аккумулятора серьёзно сокращается.
Вот мы и подошли к моменту эксплуатации гелевых батарей.
У многих складывается ложное впечатление, что гелевые батареи не требуют обслуживания. Да, как мы и сказали, никаких хлопот с замером уровня и плотности электролита. Однако, даже стоящие в буферном режиме батареи при возможности лучше заряжать нормальным зарядом для циклической эксплуатации.
Для буферного режима необходимо поддерживать напряжение на зарядном устройстве строго в пределах 13,4 – 13,6 Вольта. При меньшем напряжении аккумулятор может недозаряжаться, а при большем – «высыхать». И то, и другое приведёт к выходу АКБ из строя.
Какие ещё есть особенности у таких аккумуляторов?
GEL батареи достаточно сильно нагреваются при работе, что для них вовсе не полезно ввиду усыхания электролита. Разумеется, бОльшая ёмкость, а значит бОльшая масса, будет остывать дольше.
Как и прочие аккумуляторы, эти батареи теряют ёмкость на холоде и их точно не стоит нагревать выше 40С°. Зато гелевый электролит не замерзает.
Оптимальная температура эксплуатации для них от +20С° до +25С°.
Именно технология приводит к тому, что гелевые батареи имеют низкий саморазряд и высокую вибростойкость.
Далее мы приводим график нормального заряда гелевого аккумулятора для циклической эксплуатации. Скорость процесса будет зависеть от температуры. Мы приводим значения напряжений для температуры 20С°.
Итак, первая ступень.
Ставим ограничение конечного напряжения на значение 13,5 Вольта, задаём ток 12% от ёмкости.
Если зарядное устройство программируемое, то оно само переключит заряд на следующую ступень. Если всё делается руками, то нужно следить за вольтметром, и когда он покажет напряжение 13,5 десятых Вольта, переключить зарядное устройство на вторую ступень.
Обратите внимание, что время в данном случае вторично и зависит только от степени разряда батареи. То есть единственный параметр, по которому мы можем судить об окончании первой ступени заряда, — это достижение аккумулятором заданного конечного напряжения. Тот же принцип будет относиться и ко второй ступени.
Вторая ступень
Устанавливаем конечное напряжение 13,8 Вольта, ток 6% от номинала. И так же не обращаем внимание на время, ждём достижения указанного напряжения, если всё делаем сами. Или доверяем программе зарядного устройства.
Третья ступень
Устанавливаем конечное напряжение 14,1 – 14,2 Вольта, ток 3% от номинала. И здесь время также вторично.
Что же считать окончанием заряда? Ток должен упасть до 1% от номинала и держаться на этом уровне два часа.
Обратите внимание, что ряд производителей рекомендует конечное напряжение выше – 14,4 – 14,5 Вольта. При регулярном заряде таким напряжением аккумулятор быстро выходит из строя! Поэтому для частых операций заряда лучше использовать напряжение ниже, как мы и указали: 14,1 – 14,2 Вольта.
Однако, изредка для профилактики каждый седьмой – каждый десятый цикл заряда полезно проводить именно напряжением 14,4 десятых – 14,5 Вольта.