Гелевые аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы для авто. Достоинства и недостатки

Классические свинцово-кислотные аккумуляторные батареи на протяжении многих лет с успехом используются в электрических схемах автомобилей. Тем не менее усилия многих проектировщиков и производителей направлены на улучшение потребительских свойств и технических параметров АКБ.

В итоге аккумуляторы претерпели значительные изменения. Уменьшение доли сурьмы либо замена сурьмы на кальций в свинцовых пластинах существенно снизили потребность в доливе, сделали батареи практически необслуживаемыми. Применение серебра в качестве легирующий добавки дало возможность увеличить срок службы аккумуляторов. Но эти изменения мало затронули основные принципы конструирования.

Читайте также: Как срочно и дорого продать авто в Минске

Более серьезным прорывом в технологии изготовления автомобильных батарей стало использование последних разработок в области накопления электроэнергии, первоначально примененных в космонавтике. В околоземном пространстве в условиях невесомости, специфической воздушной среды, затруднено или вовсе невозможно использование обычных источников энергии. В результате появились так называемые гелевые аккумуляторы. Вначале новые технологии применялись в системах автономного электроснабжения, источниках бесперебойного питания, в компьютерах. Автомобильные АКБ появились в двухтысячные годы.

Два вида гелевых аккумуляторов

Если коротко охарактеризовать гелевые АКБ, то они используют электролит с практически полным отсутствием текучести. Фактически же в производстве аккумуляторов, не нуждающихся в обслуживании, применяются две различные технологии, и представители этих двух направлений ведут жесткую борьбу за рынок сбыта.

На данный момент существует два вида гелевых аккумуляторов:

• GEL (Gelled Electrolyte);
• AGM (Absorptive Glass Mat).

Разработчики не ставили перед собой цель изобрести новый принцип накопления и расходования электроэнергии. Химические процессы, протекающие в устройстве, в обоих случаях совпадают с процессами в обычном свинцово-кислотном аккумуляторе. Вместо этого были решены вопросы по увеличению срока службы АКБ, снижению выбросов, образующихся во время реакции, газов, надежной фиксации электролита внутри батареи, устранению необходимости доливать воду. Оба метода обеспечивают новые возможности, но разными средствами.

Аккумуляторы GEL

Необходимый компонент получают путем добавления в кислоту вещества на основе двуокиси кремния (SiO2). Образуется желеобразная масса (гель), полностью заполняющая пространство между электродами и обеспечивающая полный контакт электролита с пластинами. Собственно, такая консистенция электролита и дала название гелевым аккумуляторам.

В процессе использования гелевая масса подсыхает, и в ней образуются микротрещины. Испаряющиеся газы (кислород и водород), задерживаясь в этих трещинах, вступают в реакцию (рекомбинация газов). Образующаяся вода смачивает электролит, поддерживая, таким образом, нужную консистенцию. Правда, часть газов все-таки не рекомбинирует и скапливается в верхней части аккумулятора. В конструкции предусмотрен клапан, срабатывающий при высоком давлении и выпускающий излишек газов в окружающую среду.

Плюсы и минусы гелевой технологии

Данная реализация имеет массу преимуществ:

• максимальная область соприкосновения электролита с пластинами обеспечивает маленькое внутреннее сопротивление при зарядке и использовании АКБ, увеличивает допустимое значение пускового тока;
• активная масса надежно зафиксирована, не подвержена осыпанию, что ведет к увеличению срока использования устройств. Изготовители GEL аккумуляторов гарантируют 800-1000 циклов перезарядки, это примерно соответствует десяти годам эксплуатации. Электроды надежно защищены от коррозии, что также увеличивает срок службы устройства;
• в условиях длительного хранения аккумулятор разряжается намного медленнее традиционных АКБ. При нормальной температуре батарея с полным зарядом теряет в год не более 15-20% от первоначальной емкости;
• высокая экологичность продукта. Выделяемые газы в основном рекомбинируют, образуя воду. В атмосферу попадает лишь незначительная часть, которая не создает опасную концентрацию. Гелевый электролит не вытекает даже при повреждении внешней оболочки батареи;
• из-за конструктивных особенностей электродов устройства меньше подвержены сульфатации, поэтому более устойчивы к глубокому разряду;
• практически полная герметизация аккумулятора (за исключением клапана для стравливания излишков газов) позволяет эксплуатировать его при любых поворотах, устанавливать на наклонную плоскость;
• устройство не надо обслуживать, конструкция не позволяет доливать воду или электролит. Лишь иногда необходима подзарядка.

Главные недостатки данного варианта

Гелевые аккумуляторы GEL плохо переносят перезаряд, повышенные значения тока и напряжения заряда. Причины этого следующие:

• более интенсивное газообразование ведет к заметному повышению давления как в свободном пространстве внутри корпуса, так и в самой гелевой массе. При больших отклонениях это может привести к взрыву батареи;
• электролит сильнее разогревается, становится более текучим. Гель может потерять свои свойства, которые не восстановятся даже после охлаждения. Такой аккумулятор ремонту не подлежит.

Особенности использования GEL АКБ

В процессе эксплуатации важнее всего не допускать причин, которые могут привести к поломке аккумулятора. Необходимо придерживаться следующих правил:

• устанавливать зарядный ток (в амперах) не более 10% емкости (ампер-часов). Рекомендуется использовать зарядные устройства с автоматической или ручной регулировкой силы тока, использовать ступенчатое изменение тока в процессе зарядки;
• не допускать подачи на АКБ напряжения выше предельной величины. Для большинства аккумуляторов GEL эта величина составляет 14.2В. При опасности ее превышения нужно перевести ЗУ в режим стабилизации напряжения;
• исключить возможность короткого замыкания. Вследствие пониженного внутреннего сопротивления даже секундное КЗ приведет к недопустимому значению тока с возможными необратимыми повреждениями устройства.

Вышеперечисленные требования в основном касались зарядных устройств. Кроме этого, необходимо доработать электрическую схему автомобиля. Даже хорошо отлаженный реле-регулятор не исключает возможности увеличения выходного напряжения генератора больше 16В, а это губительно для гелевого устройства. Необходима установка дополнительного стабилизатора напряжения.

О цене на гелевые АКБ

Главной причиной, мешающей широкому распространению автомобильных гелевых АКБ, является их заоблачная стоимость. Изготовители и торговые фирмы, пользуясь растущей популярностью изделий среди пользователей, накручивают цены намного выше реальной стоимости. В частности, АКБ емкостью 35Ач стоят 370-500 руб. Аккумуляторы от 60 до 75Ач реализуют по 800-900 руб. Частично цены компенсируют высоким гарантийным сроком, 5 лет и выше. Однако, если учесть стоимость специального зарядного устройства и дополнительные расходы на модернизацию электрооборудования, то в глазах многих автомобилистов овчинка не стоит выделки.

Аккумуляторы AGM

Расшифровка Absorptive Glass Mat в переводе с английского означает Абсорбирующий Стекломат и в полной мере отражает конструктивные особенности изделия. По технологии AGM в пространстве между электродами заложены пористые прокладки из стекловолокна, пропитанного жидким электролитом. Электролит заполняет поры такого «мата» и не вытекает даже при механических повреждениях аккумулятора.

Часть пор остается свободными. В них скапливаются образующиеся в химической реакции газы, которые затем практически без остатка рекомбинируют, превращаясь в воду.

Химические процессы, протекающие в АКБ, полностью идентичны процессам в обычных свинцово-кислотных батареях.

ВНИМАНИЕ! Аккумуляторы с технологией изготовления AGM нельзя называть гелевыми, с недавних пор по отношению к ним стали употреблять понятие «стекломатовые».

Сравнение АКБ различных типов

Чтобы выбрать наиболее подходящий автомобильный аккумулятор, владельцам приходится учитывать все сильные и слабые стороны разных типов АКБ.

Гелевые и традиционные аккумуляторы

По сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями гелевые бесспорно имеют массу преимуществ:

• комфортная и безопасная эксплуатация;
• способность обеспечивать повышенные пиковые значения пусковых токов. Даже при сильно разряженной батарее хватит ресурсов, чтобы завести автомобиль;
• значительно меньший саморазряд в отсутствие активного использования;
• при эксплуатации в зимних условиях (до -25-45 градусов) в режиме постоянной недозарядки гелевые меньше теряют емкость за счет увеличения циклов перезарядки;
• стойкость по отношению к сильному разряду и сульфатации;
• увеличенный срок службы.

Однако все преимущества гелевых аккумуляторов запросто может перекрыть их стоимость – в 3-4 раза дороже обычных. Даже повышенные гарантии производителей (гарантийный срок 7-10 лет по сравнению с 3-5 лет для традиционных АКБ) не всегда компенсируют затраты.

GEL и AGM

В техническом плане гелевые аккумуляторы намного более совершенны, чем стекломатовые. Здесь можно отметить увеличенный запас зарядок-разрядок (800-1000 циклов против 350-400), почти двукратное увеличение пусковых токов, меньшая чувствительность к значительному перепаду температур, уменьшенные величины утечек и саморазряда.

Несмотря на проигрыш по эксплуатационным характеристикам, устройства с технологией изготовления AGM способны конкурировать с гелевыми за счет более низкой цены – почти в 2 раза. Примерные цены для аккумуляторов 35Ач составляют 5-6 тысяч руб., 70Ач можно купить и за 280 руб. Кроме того, не нужна модернизация электрооборудования и покупка дорогостоящего зарядного устройства.