Что такое гелевая аккумуляторная батарея
Перейти к содержимому

Что такое гелевая аккумуляторная батарея

  • автор:

Гелевые аккумуляторы. Обзор технологии

Февраль 2006

Предлагаем ознакомиться с этими отличиями.

Гелевые аккумуляторы (GEL) и AGM относятся к одному классу – свинцово-кислотным батареям. Они состоят из схожего набора составных частей. В надежный пластиковый корпус, обеспечивающий необходимую степень герметизации, помещены пластины-электроды изготовленные из свинца или его особых сплавов с другими металлами.

Пластины погружены в кислотную среду — электролит, который может выглядеть как жидкость, или быть в другом, более густом и менее текучем состоянии. В результате протекающих химических реакций между электродами и электролитом вырабатывается электрический ток. При подаче внешнего электрического напряжения заданной величины на клеммы свинцовых пластин, происходят обратные химические процессы, в результате которых батарея восстанавливает свои первоначальные свойства, заряжается.

В обычных автомобильных аккумуляторах в качестве электролита залит абсолютно жидкий водно-кислотный раствор. Герметичность корпуса таких батарей препятствует свободному расплескиванию жидкости, но имеются специальные клапаны, которые регулируют избыточное давление газов и испарений, образующихся в процессе химической реакции. Они просто выделяются в окружающее пространство. Такие выделения вряд ли можно признать полезными для человека, но с учетом того, что в единицу времени выброс их ничтожен, и аккумулятор находится в проветриваемом подкапотном пространстве, ничего страшного не происходит. На состояние и без того большой загазованности автомобильных дорог это практически не влияет.

Любой обладатель современного автомобиля, которому было интересно наблюдать за работой мастера в сервис центре при прохождении планового технического осмотра, знает, что одно из необходимых действий – проверка плотности электролита в аккумуляторе. В случае неудовлетворительных показаний происходит долив дистиллированной воды. На практике, это случается каждый раз, т.е. через каждые 15–20 тысяч километров, которые проехал ваш автомобиль. И это может происходить по нескольку раз в год!

Какие сугубо технические требования предъявляются к автомобильному аккумулятору? Он должен в течение нескольких секунд обеспечивать очень большую силу тока, достаточную для работы стартера, который должен несколько раз провернуть массивные внутренние части автодвигателя. Подразумевается, что при этом уровень заряда аккумулятора падает незначительно, он должен успеть полностью зарядиться, даже если Вы решили доехать до булочной на соседней улице.

Опытные автолюбители знают, что если аккумулятор разрядился под ноль несколько раз подряд, то он больше уже не сможет нормально выполнять, возложенные на его функции. Нужно покупать новый! Не важно из-за чего это произошло, виноваты ли крепкие зимние морозы в купе с неотрегулированной системой зажигания, или водитель автомобиля – мечтательная натура, которая хронически забывает выключать фары. Выход один – новый аккумулятор. Понятно, что с такими возможностями, автомобильные батареи не удовлетворяют требованиям к надежному, бесперебойному энергообеспечению жилого дома.

Он принимает непосредственное участие в химических реакциях при подзарядке батареи, возвращаясь обратно в жидкий электролит. Этот процесс называется рекомбинацией газов. Из школьного курса химии известно, что круговой процесс не может быть 100% эффективным. Но в современных AGM аккумуляторах эффективность рекомбинации достигает 95-99%. Т.е. внутри корпуса такого аккумулятора образуется ничтожно малое количество свободного ненужного газа и электролит не меняет своих химических свойств на протяжении многих лет. Тем не менее, по прошествии очень долгого времени свободный газ создает внутри батареи избыточное давление, когда оно достигает определенного уровня срабатывает специальный выпускной клапан. Этот клапан также защищает батарею от разрыва в случае возникновения внештатных ситуаций: работа в экстремальных режимах, резкое повышение температуры в помещении из-за внешних факторов и тому подобное. Специальное техническое обслуживание батарей AGM не предусмотрено впринципе, ничего туда доливать не требуется!

Но главная техническая особенность AGM аккумуляторов, в отличие от стандартных автомобильных, — возможность работы в режиме глубокого разряда. Т.е. они могут отдавать электрическую энергию на протяжении длительного времени (часы и даже сутки) до состояния, когда запас энергии падает до 20-30 % от первоначального значения. После проведения зарядки такого аккумулятора он практически полностью восстанавливает свою рабочую емкость. Конечно, совсем бесследно такие ситуации проходить не могут. Но современные AGM аккумуляторы выдерживают от 600 и выше циклов глубокой разрядки.

Если предположить, что постоянно раз в неделю пропадает напряжение во внешней сети, происходит подключение аккумуляторов, и они отдают всю доступную накопленную энергию, то мы можем получить примерный жизненный срок такого аккумулятора: 600 доступных циклов делим на 50 (количество недель в году, когда пропадало электричество) получаем 12 лет. Производители заявляют такую же цифру расчетного срока службы, но приписывают фразу – при работе в буферном режиме. Т.е. в режиме, когда аккумуляторы полностью заряжены, готовы включиться в работу, но такие подключения происходят нечасто, и внешнее энергоснабжение восстанавливается ещё до того как батареи полностью разрядились. В реальной жизни не всё так идеально, например, вполне штатной является ситуация, когда аккумуляторы начинают заряжаться после длительной работы, не успевают набрать необходимую емкость, а во внешней электрической сети происходит очередное отключение. Сильно влияют на аккумуляторы и внешние условия: температура и влажность, качество электрического тока, которым происходит подзарядка и тому подобное. На практике менять AGM батареи требуется чаше, но всё равно это годы и годы. Автомобильные аккумуляторами такими возможностями похвастаться не могут.

Кроме того, у AGM батарей очень малый ток саморазряда. Заряженная батарея может храниться неподключенной долгое время. Например, за 12 месяцев простоя заряд аккумулятора упадет всего до 80% от первоначального.

Такие характеристики достигаются не только за счет конструктивных особенностей AGM технологии. При изготовлении батарей используются более дорогие материалы с особыми свойствами: электроды изготавливаются из особо чистого свинца, сами электроды делают более толстыми, в электролит входит серная кислота высокой степени очистки. Поэтому цена AGM аккумуляторов значительно выше автомобильных собратьев.

Ещё лучшими потребительскими свойствами обладают гелевые аккумуляторы (GEL – Gel Electrolite). В жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, напоминающая по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще электролита возникают многочисленные газовые пузыри. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е. газовая рекомбинация.

В отличие от AGM технологии гелевые аккумуляторы ещё лучше восстанавливаются из состояния глубокого разряда, даже в том случае, когда к процессу заряда не приступили сразу же после зарядки батарей. Они способны перенести более 1000 циклов глубокой разрядки без принципиальной потери своей емкости. Так как электролит находится в густом состоянии, то он менее подвержен расслоению на составные части воду и кислоту, поэтому гелевые аккумуляторы лучше переносят плохие параметры тока подзаряда.

Пожалуй, единственный минус гелевой технологии – цена, она выше, чем у AGM батарей такой же емкости. Поэтому использовать гелевые аккумуляторы рекомендуется в составе сложных и дорогих систем резервного электроснабжения. А так же в случаях, когда отключения внешней электрической сети происходят постоянно, с завидной цикличностью.

Батареи AGM идеальны для работы в буферном режиме, в качестве запасного варианта при редких перебоях электроэнергии. В случае слишком частого подключения в работу просто уменьшается их жизненный цикл. В таких случаях использование гелевых аккумуляторов бывает экономически более оправдано.

Что такое гелевый аккумулятор

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи используются всюду и, несмотря на возраст,, уступать рынок литиевым аналогам не собираются. Причиной тому, как правило, является демократичная цена и развитие более современных технологий производства, позволяющих добиться значительного улучшения технических характеристик АКБ.

Что такое гелевый аккумулятор? Потребители при выборе свинцово-кислотной АКБ так часто интересуются этим вопросом, что ожидаемо, учитывая то разнообразие, которое предлагает современный рынок. Выбрать подходящую батарею становится все труднее, а запутаться — проще простого.

Гелевый аккумулятор

Разнообразие свинцовых аккумуляторов

Каждый, у кого есть автомобиль, имел дело со свинцово-кислотными аккумуляторными батареями. Как правило, это традиционные АКБ с жидким электролитом. Если требуется купить новый свинцовый аккумулятор, просто выбрать модель по емкости и напряжению — неправильный подход. Разберемся почему.

Традиционная свинцово-кислотная АКБ с жидким электролитом — это лишь один из многих видов. Батареи могут отличаться как химическим составом свинцовых пластин, так и формой содержания электролита. Например, АКБ с жидким электролитом могут иметь как сурьмяные (Sb/Sb), так и кальциевые (Ca/Ca) пластины. А бывает что-то среднее (Ca/Sb). Различия в составе позволяют сместить температуру электролиза воды, тем самым сделав аккумулятор необслуживаемым или малообслуживаемым. Разумеется, пластины не полностью состоят из кальция или сурьмы. Они все еще свинцовые, лишь легированные этими элементами.

Описанные выше технологии используются в автотранспорте, когда как в сфере резервного питания требуется иной подход. Обычный свинцовый аккумулятор в составе источника бесперебойного питания долго не протянет, а его работа будет неэффективной, особенно в циклическом режиме. Здесь на выручку приходят гелевые аккумуляторы, отличие которых заключается не в составе пластин (хотя производители для улучшения характеристик применяют запатентованные технологии и составы свинцовых сплавов), а в форме содержания электролита. Разберем устройство гелевых АКБ более детально.

Что внутри гелевого аккумулятора

Гелевый аккумулятор уже внешне значительно отличается от традиционного — здесь нет привычных пробок для доступа к электролиту. Корпус АКБ полностью герметичен. Это значит, что газы он выпускать не должен, что говорит о необслуживаемости батареи. Доливать дистиллированную воду не придется в течение всего срока службы.

А внутри самое интересное. С точки зрения формы содержания электролита гелевые аккумуляторы можно разделить на два типа: GEL и AGM. Стоит отметить, что по-настоящему гелевыми являются источники питания типа GEL, когда как AGM к этой группе приписывают ошибочно. Скорее всего это началось с маркетинговых уловок, которые со временем стали привычными, поэтому вряд ли кто-то Вас упрекнет, если под гелевыми батареями подразумеваете в том числе AGM.

Начнем с AGM. Название технологии является аббревиатурой от Absorbent glass material — абсорбирующий стекловолоконный материал. Что там делать стекловолокну? Да все просто: оно играет роль сепаратора, полностью заполняя внутреннее пространство батареи. А электролит, при этом, содержится в порах стекловолокна. Таким образом аккумулятор типа AGM близок по своим свойствам к сухим аналогам. С этой точки зрения аккумуляторы GEL похожи на AGM. Здесь тоже нет жидкого электролита в свободной форме. Благодаря оксиду кремния и другим составам он загущен до вязкой консистенции, заполняя все внутреннее пространство ячейки.

Гелевый аккумулятор

Преимущества гелевых АКБ

А теперь поговорим о главном. В чем преимущество гелевого аккумулятора? Этот вопрос часто задают автовладельцы, потому что для автомобиля гелевая АКБ является одной из альтернатив, а не единственным верным решением, как в случае со сферой резервного питания (если говорить только о свинцово-кислотных аккумуляторах, разумеется. Литиевый подход никто не отменял, но он значительно дороже).

Начнем с очевидного преимущества, которое исходит из “сухого” состава. Гелевый электролит или электролит, абсорбированный стекловолоконными сепараторами, всегда прилегает к активной поверхности электродов. Не расплескивается при трясках и вибрациях, не теряя контакт с пластинами. Физическое повреждение корпуса не является столь критичным, так как электролит не вытечет. Тем не менее, задуматься о замене аккумулятора в таком случае все равно придется.

Конечно, устойчивость к внешним воздействиям для большинства сфер применения не критична, так как аккумулятор с высокой долей вероятности будет стоять на месте. Поэтому главная причина купить гелевую АКБ — это характеристики и необслуживаемость. Про отсутствие необходимости обслуживать мы уже говорили. Газы не покидают корпус батареи, рекомбинируя обратно в воду в пористой структуре геля или стекловолоконных сепараторов. Испарения возможно только у AGM при неправильной зарядке: в случае перезаряда возникающее избыточное давление сбрасывается через предохранительные клапаны. А вот батарею GEL таким образом очень легко угробить. В процессе неправильного заряда она может вздуться и полностью выйти из строя. Неправильный заряд — это то, чего боятся гелевые аккумуляторы. Чувствительность к неправильному заряду является основным минусом гелевой технологии.

Главное же преимущество AGM и особенно GEL — это увеличенный ресурс работы. Такая специфическая форма содержания электролита позволяет значительно снизить вероятность коррозии электродов, что связано с отсутствием испарений. Также сильно снижен процесс сульфатации, который со временем уменьшает площадь активной поверхности электродов. Стандартный циклический ресурс AGM аккумулятора при значительной глубине разряда (DOD) составляет 500-700 циклов. Для гелевых АКБ этот показатель может достигать и даже превышать 1000 циклов. О точных цифрах речи быть не может, так как многое зависит от того, какие материалы и химические элементы применяет производитель. Также многое зависит от способа эксплуатации. Например, при сильной глубине разряда циклический ресурс будет традиционно ниже. Если говорить о влиянии глубины разряда, обязательно стоит отметить, что гелевые аккумуляторы легче и с меньшими последствиями выходят из состояния глубокого разряда, что является значительным плюсом при циклическом режиме работы.

Подведем итог. Гелевые аккумуляторные батареи (GEL и AGM) являются хорошей современной альтернативой для автомобилей и безальтернативным вариантом для источников бесперебойного питания (опять же, если говорить только о свинцово-кислотных АКБ, абстрагируясь от существования литиевых аккумуляторов).

Особенности и преимущества гелевых аккумуляторов

Современные технологии, оборудование и машины требуют более новых источников питания, которые должны соответствовать не только запросам по энергетической мощности, но и не загрязнять окружающую среду. Одним из таких вариантов батарей является гелевый аккумулятор , он более безопасен в экологическом плане по сравнению с кислотной батареей.

Особенности гелевых аккумуляторных батарей

Строение гелевой АКБ схоже с устройством распространенных кислотных батарей. Аккумулятор оснащен пластинами и электролитом. В отличие от обычных источников питания в таких батареях электролит находится в виде гелевой субстанции. Данное состояние получается путем разбавления рабочего состава электролита кремнием. Иногда для получения консистенции применяют специальный раствор, состоящий из стекловолокна. Такие методы позволяют не применять химические реакции, что снижает риск ожогов и загрязнения окружающей среды, а также повышают возможность получить оптимальный раствор, благодаря физическим процессам, происходящим внутри электролита.

Иногда из-за различных внешних воздействий, как например, перепад температур электролит в кислотных батареях меняет свою плотность, что приводит к его вытеканию. Отличительной чертой гелевых аккумуляторов является неизменность состояния раствора, что соответственно исключает случаи утечки химических веществ из батареи.

Главным преимуществом аккумуляторов, содержащих гелий в электролите, является способность работать в любом положении. Раствор не вытекает и не нарушается функциональность батареи, даже если ее перевернуть.

В стандартном аккумуляторе содержится свинец и серная кислота, постоянное взаимодействие которых приводит к возникновению химических реакций, разрушающих герметичность коробки батареи, что соответственно уменьшает срок эксплуатации аккумулятора. Также во время реакций серная кислота распадается и после нее остается вода, такой побочный эффект снижает эффективность работы аккумулятора.

При эксплуатации стандартной батареи выделяется значительное количество газа. Это происходит из-за протекания химических реакций внутри электролита. Гелиевый пар, образуемый внутри аккумулятора, не дает газу выйти наружу, тем самым повышая безопасность эксплуатации батареи.

Применение стекловолокна в гелевых аккумуляторах позволяет получить оптимальный вариант консистенции электролита, что является еще одним плюсом в их пользу. За счет отделяющих пластин из такого материала внутри батареи электролит не вытекает, что увеличивает герметичность аккумулятора и повышает его безопасность во время работы. Оболочка такой батареи полностью защищена от протеканий, что исключает необходимость постоянного ухода за аккумулятором.

Такая конструкция позволяет сохранить электролит в целостном состоянии даже если корпус аккумулятора будет поврежден извне под физическим воздействием, например, во время аварии.

Гелевые аккумуляторы не подвергаются изменениям температур и не выходят из строя во время масштабных разрядов. При должном обращении и уходе такие батареи прослужат долго и исправно. А вот если нарушить обязательные условия безопасной эксплуатации аккумулятора, то срок эксплуатации значительно уменьшиться. Также гелевая батарея имеет высокую производительность и безопасность, что позволяет применять ее для питания любого оборудования и получать высокий коэффициент полезного действия.

Даже при падении напряжения аккумулятора до 10 вольт, батарея продолжит работать и сохранит свои технические характеристики после перезарядки. Такое происходит за счет того, что при минимальном разряде электролит не начинает испаряться, как в стандартных аккумуляторах, что исключает окисление пластин. Поэтому гелевые батареи могут проработать 1500 циклов даже при критически низком напряжении.

Такие технические показатели, компактные размеры делают гелевые аккумуляторы уникальными, так как на данный момент больше нет подобных источников питания.

Если, купить аккумулятор , содержащий гелий вместо кислоты, то можно сэкономить деньги и обеспечить бесперебойное питание оборудованию.

Особенности гелевых аккумуляторов

0 — текст кнопки «Купить», если = 0, то выводится кнопка «Сообщить о поступлении» 2 Предзаказ — данный тип реализации НЕ учитывает остатки, товар с данным типом можно купить всегда, выводится текст на кнопке «Предзаказ». 3 Только под заказ — данный тип реализации, НЕ учитывает остатки, такие товары изготавливаются под заказ, выводится текст на кнопке «Заказать» —> Предзаказ

Рекомендуем прочитать:

  • Популярность гелевых аккумуляторов растёт
  • Особенности конструкции гелевого аккумулятора
  • Гелевые аккумуляторы. Особенности эксплуатации

Популярность гелевых аккумуляторов растёт

В настоящее время популярность использования гелевых аккумуляторов существенно выросла. Значительное количество преимуществ этого типа батарей привело к использованию гелевых АКБ в устройствах различного типа. Гелевые аккумуляторы применяются на автомобильном и железнодорожном транспорте, в системах питания охранных и пожарных систем, для питания оборудования наблюдения и компьютерного оборудования. Эффективность использования гелевых АКБ для обеспечения бесперебойного питания систем отопления и водоснабжения также высока.

Особенности конструкции гелевого аккумулятора

В отличии от привычных нам свинцово-кислотных аккумуляторов, в конструкции гелевого аккумулятора используется не жидкий электролит, а специальный гель. Гель образуется путем введения специального стабилизатора в жидкий электролит.

Особенности конструкции и технологических решений гелевого аккумулятора определяет отдельный список особенностей эксплуатации таких АКБ.

Гелевые аккумуляторы. Особенности эксплуатации

Особенности эксплуатации гелевых аккумуляторов

Многие пользователи считают, что гелевый аккумулятор не может кипеть. Это — миф. Гелевый аккумулятор может кипеть, но визуально это происходит несколько иначе. По причине того, что в гелевых АКБ электролит находится в состоянии геля, то сильного выделения газа на поверхности электролита наблюдать сложно. Однако, если нагрузка на гелевый АКБ выше номинальной, то процесс кипения аккумулятора начинается. На первом этапе пузырьки газа образуются в местах контакта с металлическими пластинами. В отличии от АКБ с жидким электролитом, в этих аккумуляторах пузырьки сразу не могут подняться к верху, они начинают собираться в группы и разрастаться. При этом растёт давление внутри гелевого аккумулятора. При превышении критического давления срабатывает защитный клапан, лишний газ вырывается наружу с характерным громким звуком. Для моделей гелевых АКБ без защитного газового клапана такая ситуация может закончиться взрывом. По этой причине необходимо следить за уровнем заряда АКБ и режимами заряда батареи.

Вторая отличительная особенность эксплуатации гелевых аккумуляторов — это высокая чувствительность АКБ к нарушениям режимов заряда. Превышение силы тока заряда или превышение значения напряжения заряда приводит к быстрому выходу гелевых АКБ из строя. По этой причине для заряда гелевых аккумулятор требуются специальные зарядные устройства, учитывающие особенности строения и режимов работы таких батарей. Как правило, такие зарядные устройства используют многоступенчатый режим заряда аккумулятора. Мы рекомендуем для эффективного заряда, восстановления и тренировки гелевых аккумуляторов использовать специальный прибор SKAT-UTTV.

Третья отличительная особенность гелевых аккумуляторов — это возможность работы при низких температурах. При низких температурах гелевые аккумуляторы достаточно долго могут держать заряд. Однако возможность выдать сразу большой ток в условиях низких температур резко падает. Поэтому при работе с большими пусковыми токами следует использовать специальные устройства для подогрева аккумуляторных батарей.

Четвертая отличительная особенность гелевых аккумуляторов — это возможность работы длительное время, большой срок эксплуатации, возможность осуществлять большое число циклов заряда и разряда. Чтобы ваш гелевый аккумулятор прослужил много лет, необходимо содержать его в полной чистоте и своевременно осуществлять тренировку аккумулятора. Для тренировки можно использовать принудительный разряд АКБ путём принудительного включения нагрузки или применять специальное оборудование за тренировки АКБ.

Пятая отличительная особенность гелевых аккумуляторов — это высокая чувствительность к короткому замыканию. Даже очень небольшое короткое замыкание может полностью вывести гелевый аккумулятор из строя. Поэтому при использовании таких АКБ необходимо осуществлять надёжную защиту аккумулятора от короткого замыкания. В случае использования гелевых аккумуляторов в источниках бесперебойного питания, такие ИБП должны иметь эффективную электронную защиту от короткого замыкания в цепи.

  • Аккумуляторы для ИБП. Классификация
  • Восстановление и тренировка аккумуляторов
  • Как измерить ёмкость аккумулятора

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *