Гелевый аккумулятор

Гелевый аккумулятор

За счет внесения в электролит соединений кремния конструкторы добились гелеобразного состояния. От привычных свинцово-кислотных устройств данное оборудование принципом работы не отличается. В отличие от жидких аналогов, гель удерживает большинство газов и воды внутри, что предотвращает испарение в большей мере и позволяет сделать прибор необслуживаемым.

Если сравнивать нагрузочные характеристики обычных батарей с показателями АКБ с заглушенным электролитом, то у жидких аналогов они несколько лучше. Из-за повышенного внутреннего сопротивления гелеобразной массы становится более сложным снятие высоких токов. Также худшая работа наблюдается при коротких режимах с высокими токами. Отличаются большей чувствительностью к температурному режиму среды, которая окружает гелевый аккумулятор. Поэтому они не способны обеспечить стабильное зарядное напряжение.

По всем этим причинам для батареи на гелеобразном электролите требуется особое зарядное устройство, отличающееся от классического, которое должно обеспечивать нестабильность заряда не ниже 1% разноса от подаваемого значения в любую сторону. Это позволит предотвратить большое газоотделение в электролите. В аккумуляторах GEL типа наблюдается более высокая устойчивость к глубоким разрядам. Причем отсутствует потребность в произведении при нормальных условиях эксплуатации обслуживания. При нарушении любого из правил процесс старения батареи запускается невозвратимо и стремительно.

Для использования в качестве автомобильного АКБ гелевых батарей требуется соблюдать в установке электрооборудования высокие требования. Причиной этого считается чувствительность к низкой температуре и резкое снижение из-за нее пускового тока.

В батареях типа AGM используется технология как в свинцово-кислотных, поскольку электролитическая жидкость в таком состоянии и находится. Гелеобразная консистенция достигается за счет введения между электродами специального стекловолокна, удерживающего с помощью капиллярных явлений нужный уровень жидкости. Именно эта особенность существенно отличается такие АКБ от кислотных.

Дозирование электролита производится с возможностью наличия определенного количества свободных пор стекловолокна. Такой подход обеспечивает возможность активной газовой циркуляции и рециркуляции. Это позволяет сделать такие аккумуляторы необслуживаемыми. Не менее важным преимуществом гелесодержащего АКБ считается высокая устойчивость к вибрациям, изменению в пространстве положения. За счет более высокой стойкости к температурным перепадам и связанному состоянию электролита, гелевые батареи считаются более безопасными в процессе эксплуатации.

Плюсы

Главные преимущества данных батарей заключаются в:

• Увеличение срока службы до 10 лет, а для некоторых брендовых экземпляров этот показатель достигает 14 лет;
• Если случается повреждение корпуса, то протекания электролита не будет, он полностью удерживается капиллярными явлениями в стекловолокне или из-за гелевой структуры состава;
• Опрокидывания, вибрации, переворачивания не боится;
• В обслуживании не нуждается;
• Процесс зарядки осуществляется более быстро, чем у аналогов на жидком электролите;
• По сравнению со стандартными кислотными аккумуляторами, может выдавать до 1 кА ток запуска, в редких случаях превышает аналогичные показатели обычной кислотной батареи в 2-2,5 раза;
• Отличается повышенной устойчивостью к высоким разрядам;
• Нет необходимости постоянного использования, в режиме «ожидания» без потери вольтамперных характеристик может находиться даже год.

Не стоит забывать, что в силу недостаточной информированности, отсутствия в свободной продаже специальных зарядных устройств и отличии техники нашей страны для отечественного применения имеются некоторые недостатки. В большинстве случаев они просто исправляются или решаются.

Минусы

Самыми распространенными недостатками аккумуляторов на гелевом электролите считаются:

• Показатели индикаторов должны мониториться постоянно;
• В автомобиле для корректной и эффективной работы прибора необходимо наличие сложной электроники;
• Отличается чувствительностью к очень низким температурам, при снижении до – 50 °С структура геля переходит в полузамерзшую ломкую консистенцию;
• Стоимость гораздо выше, чем свинцово-кислотных аналогов, что порой доходит до 18 тыс. руб. за единицу;
• Высокая чувствительность к токам с высоким напряжением (более 15 В), что может повредить структуру электролита и привести к быстрому угасанию батареи.

Гелевые аккумуляторы. Плюсы и минусы

Недавно появились на авторынках новые вид аккумуляторов – так называемый гелевый аккумулятор. Принцип действия гелевого аккумулятора идентичен кислотному, разница лишь в электролите. В гелевых аккумуляторах в электролит добавлены химические элементы, которые обеспечивают ему состояние геля. То есть данный электролит находится в желеобразном состоянии.

У гелевых аккумуляторов немало достоинств по сравнению с обычными кислотными АКБ

Конструктивно у гелевых АКБ имеется ряд преимуществ перед кислотными:

• Гелевые аккумуляторы не требуют обслуживания (корпус их запаян, какие-либо технологические отверстия отсутствуют);
• В случае пробоя корпуса электролит через трещину не вытечет;
• При их зарядке, благодаря запаянному корпусу, не происходит выделение ядовитых паров;

На данный момент производятся два типа гелевых аккумуляторов.

Конструкция автомобильного аккумулятора BOSCH с использованием технологии AGM

1. Первый тип означается как GEL аккумуляторы. У этих АКБ желеобразное состояние электролита вызвано добавлением в него двуокиси кремния. Данные аккумуляторы обладают большим циклическим ресурсом. В некоторых случаях GEL аккумуляторы способны выдержать до 800 циклов заряда-разряда без потери энергоемкости.
2. Второй тип гелевых аккумуляторов обозначается как AGM аккумуляторы. У этих батарей электролит тоже используется кислотный, но сам электролит находится в специальном сепараторе, сделанном из стекловолокна. Данный сепаратор удерживает в себе электролит, чтобы он не мог растекаться. Этот аккумулятор полностью безопасен от паров, поскольку он удерживается в порах сепаратора и дальнейшем снова используется в химических реакциях. Данные АКБ способны выдержать цикл заряда разряда свыше 400 раз.

Видео: Гелевые аккумуляторы Duracell и их устройство

Рабочие положительные качества гелевых аккумуляторов таковы:

• Большой цикл заряда-разряда этих батарей, следовательно, и большой срок службы – 10-12 лет;
• Не обязательная срочная подзарядка АКБ после глубоко разряда. У этих батарей не произойдет осыпание пластин электродов в случае глубокого разряда без быстрого восстановления заряда, как это бывает у обычных кислотных батарей;
• Если батарея простаивает без работы, потеря энергии у данных АКБ происходит значительно ниже, чем у кислотных. Потеря энергии бездействующего АКБ за год – примерно 20%.

Это все, конечно хорошо, но в гелевых аккумуляторов есть и недостатки, причем существенные.

1. Первым недостатком является их чувствительность к напряжению заряда. Напряжение, подаваемое на гелевый аккумулятор должно быть не больше 14,4 вольта. При превышении этого значения происходит необратимое разрушения желеобразного электролита, если просто сказать – то электролит тает и восстановить его будет невозможно. А поскольку у многих авто диапазон напряжения в бортовой сети составляет 13-16 вольт, то применять гелевые батареи на них не рекомендовано.
2. Вторым недостатком является чувствительность гелевого электролита к низким температурам. При значительном снижении температуры электролит еще больше застывает, что приводит к снижению его показателей в два и более раз. Так что при сильных морозах этот АКБ может силовую установку авто и не запустить.
3. Также эти батареи очень «бояться» короткого замыкания. Даже незначительное и кратковременное кратковременное замыкание может полностью испортит батарею.

Литий

С недавних пор широкое применение в кругах спортсменов и людей, гонящихся за лютым питанием, получают литий-ионные батареи.

Литий может кратковременно отдавать токи, в несколько раз превышающие возможности АГМ. В результате просадить систему на таких аккумуляторах достаточно сложно. Вес и размеры являются дополнительными плюсами!

Но за все придится платить.

Минусы литиевых батарей:

• очень высокая цена;
• глубокий разряд мощно грузит генератор;
• необходимо балансировать вольтаж между банками;
• полный разряд почти гарантировано убьет батарейку;
• идеальная зарядка обеспечивается специализированными устройствами.

Как правильно заряжать гелевый аккумулятор

Гелевый или кислотный аккумулятор — не важно, их все равно рано или поздно придется заряжать. Гелевые АКБ зарядить гораздо труднее, чем обычные кислотные

Чтобы правильно зарядить гелевый аккумулятор, необходимо выполнить следующие действия:

Выкрутите пробки с банок устройства

Это очень важно, если ваш аккумулятор обслуживаемый.
На правильно подобранном зарядном устройстве выставьте соответствующее напряжение и нулевой ток.
Подключите клеммы зарядки непосредственно к аккумулятору. Обязательно проверьте, соблюли ли вы полярность.
Установите параметры тока зарядного устройства.
Не оставляйте аккумулятор, постоянно следите за всеми показателями

Если напряжение начнет скакать, то немедленно отключите зарядное устройство от источника тока.

Большинство специалистов рекомендуют заряжать аккумулятор около суток, при этом постепенно снижая силу тока и контролируя показатели напряжения. Это поможет значительно увеличить срок службы аккумулятора. В этих условиях аккумулятор должен будет полностью зарядиться уже через 12-15 часов.

Зарядное устройство Optima для гелевого аккумулятора

Обратите внимание, что в продаже можно найти устройства, которые могут самостоятельно отслеживать показатели силы тока и напряжения, и при их изменении сами отключаются. Такие зарядные устройства являются наиболее безопасными

За ними следить не обязательно, а обслуживание гелевого (АКБ) аккумулятора будет более эффективным.

Срок службы гелевых батарей в зависимости от срока эксплуатации

Во время зарядки гелевого аккумулятора напряжение будет расти. Если оно будет превышать допустимые значения, то попробуйте уменьшить силу тока, насколько это будет возможно. В таких условиях батарея может полностью зарядиться примерно за 12-13 часов. Не забудьте, что необходимо следить за напряжением (не более 12 Вольт).

Некоторые эксперты рекомендуют постепенно уменьшать силу тока в два раза и заряжать аккумулятор около суток. Это поможет увеличить срок эксплуатации гелевого аккумулятора.

Зарядное устройство Bosch

Вообще, на рынке можно найти современные зарядные устройства, способные самостоятельно отслеживать напряжение и понижать силу тока, если в этом есть необходимость. К тому же появились модели, которые компенсируют значения напряжения в зависимости от погодных условий(температуры воздуха). Благодаря такому зарядному устройству можно произвести восстановление гелевых аккумуляторов. Перед покупкой зарядного устройства читайте его характеристику. Заряженный аккумулятор старайтесь не хранить слишком долго, так как возможно, что он в скором времени выйдет из строя, поэтому пользуйтесь им — не бойтесь.

Сфера применения

Гелевый аккумулятор в автомобиле

Несмотря на усовершенствованные технические характеристики, превосходящие ранее используемые аналоги, гелевый модели имеют компактные размеры. Не так давно применяют спиральный вид компоновки в этих приборах. Где пластины выполнены винтообразно. А сепаратор вместе с электролитом сосредоточены в центре всей этой спиральной конструкции.

Преимущества аккумуляторов с гелевым наполнением делает их использование ценным для авто, которые участвуют в ралли, или же часто эксплуатируемых в неблагоприятных погодных условиях.

Учитывая постоянство подачи электропитания, надежность приборов, данные батареи служат отменным источником энергии, улучшающей работу аудиосистем. А из-за отсутствия в составе АКБ газа, их можно разместить непосредственно в салоне авто. Это, в свою очередь, снизит затраты владельца транспорта на закупку большого количества проводки.

Выбирая наилучший вариант, стоит обращать внимание на производителей. Проверенные компании всегда выгладят наиболее привлекательными для покупателей

Одной из характерных особенностей, которую некоторые считают недостатком гелевых аккумуляторов, считается высокая стоимость.

Особенности кислотных АКБ

Чтобы определить, какой аккумулятор всё же лучше, сравнивая гелевый и жидкостный кислотный варианты, нужно отдельно изучить особенности каждого из них.

Первым на рассмотрении будет классический свинцово-кислотный аккумулятор, в котором электролит представлен в виде жидкости. Как вы помните, гелевый отличается именно гелеобразным состоянием рабочей жидкости.

Несмотря на существенный прорыв в разработке современных источников питания для автомобилей, свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом продолжают оставаться самыми популярными и распространёнными. Причём принцип работы АКБ не изменился с момента начала их производства.

Внутри корпуса располагается 6 отдельных, изолированных отсеков. Их принято называть банками. В каждой банке находится набор пластин, покрытые жидким электролитом. Пластины, помимо свинца, дополнительно имеют различные примеси. У старых технологий использовалась сурьма. Более современные решения имеют в основе кремний, цинк, серебро. Сам электролит на 35% состоит из серной кислоты, а весь остальной объём занимает дистиллированная вода. Это позволяет достичь оптимальных характеристик и обеспечить эффективную электрохимическую реакцию.

Чтобы не допустить короткого замыкания, между отсеками АКБ располагаются так называемые сепараторы. Одна банка вырабатывает примерно 2 В, что в сумме позволяет получить АКБ примерно на 12,4 В.

К преимуществам свинцово-кислотных аккумуляторов можно отнести такие пункты:

• эти батареи достаточно устойчивы к перезарядам;
• на рынке предлагается огромный ассортимент жидкостных аккумуляторов;
• если это необслуживаемый тип, уход не требуется;
• цена самая низкая.

При всех своих объективных достоинствах, у жидкостных АКБ есть очевидные недостатки.

Слабыми сторонами таких батарей являются:

• требуется контролировать и регулировать плотность электролита;
• в случае осыпания пластин поможет только утилизация и замена АКБ;
• батарея должна располагаться строго горизонтально;
• достаточно сложное обслуживание;
• нельзя допускать длительный перезаряд, иначе батарею может разорвать;
• такие АКБ не рекомендуется хранить в салоне и в жилых комнатах из-за возможных испарений электролита;
• обслуживаемые модели могут протекать.

Даже такие недостатки не мешают жидкостным батареям оставаться в числе самых популярных и распространённых.

Но им на пятки активно наступают гелевые аналоги.

Как обслуживать гелевый аккумулятор

Обслуживание гелевых аккумуляторов это восстановлению объема геля-электролита и заряда батареи. Несмотря на то, что поставщики не делают особенный упор на то, что в гелевых батареях происходит полная регенерация газов и они не поступают в атмосферу, утечка всё-таки присутствует. После использования батарею нужно правильно утилизировать.

Зарядное устройство

Хорошее зарядное устройство, допустим, Auto Welle AW05-1204, поддерживает заряд в несколько стадий, каждая из которых активируется в автоматическом режиме. Мультистудийный заряд позволяет держаться оптимальных параметров, которые зависят от заряда аккумулятора. Повышенная точность выходных параметров позвоялет обеспечить 100% заряд. Простые ЗУ работают в 2-3 этапа, в дорогих приборах заряд может производится в 5 и больше этапов.

Особенности зарядки

Низкокачественная зарядка аккумулятора может нести для него опасность. Например, превышение тока зарядки может привести к «усыханию» аккумулятора. По стандарту, гелевые АКБ считаются самодостаточными (не обслуживаются), так как держат воду в своих капсулах. Тем не менее при повышенном токе заряда могут проходить испарения через клапаны защиты. Отработанный аккумулятор сильно теряет свои характеристики.

Проверка работоспособности

Рекомендуется выполнить тестовый запуск в объеме 30-40 процентов от планируемой нагрузки. Чтобы убедиться в рациональность выбора нагрузки для теста, лучше обратиться к инструкции и уточнить данные там.

Устройство гелевого аккумулятора

Для создания этой АКБ используют технологию GEL. Она позволяет не растекаться электролиту и сохранять ЭДС одной выделенной ячейки на уровне 2,1 вольта.

Ниже приведено устройство гелевых аккумуляторов 12в.

В продаже существует 2-а типа подобных элементов питания это с электродами в виде спиралей и пластин.

Состав гелевого аккумулятора включает в себя:

1. Положительную и отрицательную клейму.
2. Корпус.
3. Сепаратор.
4. Опорные призмы.
5. Крышку.
6. Свинцовую решетку.
7. Герметичные клапаны.
8. Специальный электролит, смешанный с частицами кремния или другим веществом. Это позволяет ему быть геле подобным. Двуокись кремния не вступает в реакцию с серной кислотой. Поэтому не нарушает работоспособность АКБ в целом.
9. Система газа отвода.

Между электродами имеются промежутки в которых находятся сепараторы. Они выполнены из стекловолокна. Данный материал имеет небольшие поры, которые не дают растекаться пастообразной жидкости. Подобная конструкция улучшает характеристики АКБ. Так же эффективность увеличивают плотно сложенные пластины электродов. Они изготовлены свинца высокого качества.

Принцип работы

Процесс выработки электричества основан на взаимодействие электролита с пластинами. В этой АКБ в роли энергетической жидкости выступает кислота, в которую включен силиконовый состав. Он позволяет превратить ее в гель. Так же имеется дистиллированная вода.

При работе АКБ одни пластины ВСЕГДА окисляются, другие — ВСЕГДА восстанавливаются!

Кислотные против гелевых АКБ

Свинцово-кислотные жидкостные аккумуляторы пользуются огромной популярностью ещё с советских времён. И продолжают активно продаваться и устанавливаться на авто до сих пор.

Но в настоящее время в лидеры вырываются гелевые АКБ. Во многом за счёт того, что они не нуждаются в обслуживании, эффективно служат и отлично подходят для современных автомобилей, наполненных электроникой.

Чтобы понять разницу между двумя рассматриваемыми типами источников питания, необходимо разобраться в их особенностях.

Кислотные жидкостные АКБ представляют собой пару свинцовых электродов, заключённых в пластиковый корпус. Пластины-электроды покрываются специальной жидкостью. А именно электролитом. Электроды разделены между собой изоляторами. Их покрывают специальными составами, защищающими свинец от быстрого разрушения. Ранее это была обычная сурьма, а затем начали использовать цинк, серебро и другие армирующие компоненты. При подаче питания на батарею от генератора или зарядки, минусовой электрод начинает восстанавливаться, а положительный окисляется. Электрохимическая реакция, возникающая за счёт взаимодействия электродов в кислотной среде (вода с серной кислотой) провоцирует зарядку АКБ. При обратной ситуации идёт разрядка.

Устройство гелевых аккумуляторов практически аналогичное. Здесь тоже применяется пара разнозаряженных электродов, изоляторы, пластиковый корпус и пр.

Но главная отличительная особенность заключается в электролите. Он не жидкий, а гелеобразный.

Ещё стоит добавить, что гелевые АКБ бывают только необслуживаемыми, в то время как жидкостные могут выпускаться в нескольких вариантах исполнения:

• обслуживаемые;
• малообслуживаемые;
• необслуживаемые.

Некоторые отличительные особенности ведут к тому, что у каждого из представленных вариантов аккумуляторных батарей формируются свои сильные и слабые стороны.

Сейчас гелевыми аккумуляторами активно называют 2 типа батарей. Маркируются они как GEL и AGM. При этом между ними есть определённая разница, не позволяющая делать понятия GEL и AGM аккумулятора тождественными. Это разные АКБ.

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:

• AGM – 0.3C (например, для АКБ Delta HR 12-100 (100Ач) – ток заряда 30А)
• GEL – 0.2C (для АКБ Delta GX 12-100 (100Ач) – ток заряда 20А)

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%:

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

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:

• Умеренная цена, до 5000 рублей.
• Срок службы 5-6 лет (при условии хороших показателей емкости).
• Среди свинцово-кислотных АКБ есть более усовершенствованные, необслуживаемые варианты, где пробок сверху нет, а электролит «запечатан» внутри. Он испаряется, так как внутри есть вода, но выйти из банки не может, конденсируясь вниз.
• Устойчивы к средним перезарядам. Его можно заряжать от 14,4 до 16 В, и он выдержит, несмотря на высокую нагрузку. Главное — не давать ему высокий ампераж при таком напряжении.

Минусов у них, все-таки, больше:

• Если батареи обслуживаемые, нужно постоянно следить за тем, какой уровень и плотность имеет электролит. Без постоянного контроля «кислотник» быстро выйдет из строя, и восстановление аккумулятора станет невозможным.
• Может замерзнуть в холодных условиях. Например, если разряжен в ноль, и ударили морозы 20-30°С.
• При перезарядке он может взорваться. Если электролит сильно кипит, достаточно только одной искры для того, чтобы произошел взрыв с выделением летучего водородного газа.
• Пластины могут осыпаться, и емкость сразу падает. В этом случае «реанимировать» батарею также будет невозможно.
• Не допускается переворачивать АКБ вверх ногами и набок ( пластины оголятся и перегреются, а электролит может вытечь). Хранить и эксплуатировать — только в вертикальном положении.
• Нельзя использовать в салоне автомашины из-за того, что выделяется сероводородный газ, ядовитый и опасный для здоровья.

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.

Что такое гелевый АКБ

Гелевым аккумулятором называется свинцово-кислотный источник постоянного тока, предназначенный для установки на автомобилях и в стационарных агрегатах. Отличием является отказ от жидкого электролитического состава в пользу загущенного вещества, состоящего из серной кислоты и дистиллированной воды.

Вариант заливки для остальных видов аккумуляторов. В гелиевых АКБ был заменен на смесь с более густой консистенцией, что позволило не проводить некоторые сервисные мероприятия.

Применение геля позволило отказаться от периодического обслуживания устройства, связанного с измерением плотности и добавлением в электролит воды. Герметичный корпус позволяет перевозить источники питания в самолетах или заряжать в замкнутом помещении.

Конструкция

В конструкцию аккумуляторной ячейки входят следующие элементы:

• клеммы или полюсные штыри, которые используются для подключения нагрузки или зарядного устройства;
• отрицательный электрод плоской конфигурации;
• положительная пластина трубчатого типа;
• сепаратор из специального материала, пропитанный загущенным электролитом.

Основные конструктивные элементы АКБ гелиевого типа.

Пластиковый корпус источника тока выполняется из ударопрочного полипропилена, герметичная конструкция исключает вытекание электролитического вещества при длительной эксплуатации изделия под наклоном. Находящийся внутри корпуса электролит удерживает образующиеся при работе газы, предусмотрен предохранительный клапан для сброса избыточного давления.

Характеристики Gel-аккумуляторов

При покупке гелевого аккумулятора требуется учитывать следующие характеристики:

Внешний вид аккумулятора Delta GX 12-55.

1. Номинальная емкость, измеренная в А*ч (ампер в час). Параметр указывает на интервал времени, в течение которого батарея способна отдавать ток силой 1 А. Например, аккумулятор Delta GX 12-55 обладает емкостью 55 А*ч. Существуют изделия емкостью 230 А*ч и более, предназначенные для установки на грузовой транспорт.
2. Ток холодной прокрутки, указывающий на максимальную силу напряжения в цепи на протяжении нескольких десятков секунд. От параметра зависит способность аккумулятора запустить силовой агрегат. Батарея Delta GX 12-100 обеспечивает ток 900 А при температуре воздуха 25°С.
3. Допустимый ток в цепи зарядки, определяющий время восстановления работоспособности. Для аккумулятора Delta GX 12-100 нормой считается ток силой до 20 А.
4. Показатель саморазряда при температуре +20…+25°С. Например, изделие Sonnenschein a512/40 A разряжается на 9% за каждые 3 месяца хранения на складе.
5. Рабочее напряжение батареи. Для автомобилей используются 12-вольтовые аккумуляторы, допускается соединение 2 источников по последовательной схеме для повышения напряжения (используется на грузовых автомашинах).
6. Масса и габариты изделия, позволяющие подобрать источник питания для автомашины или стационарной установки.
7. Полярность и тип крепления к аккумуляторной площадке.

Маркировка гелевых АКБ

На верхней крышке корпуса находится этикетка, на которой указаны характеристики источника питания и написана дата изготовления. Каждый производитель использует собственную систему кодировки даты. Например, изделия компании Optima имеют маркировку из 4 цифр вида ABCD, где A указывает на год выпуска, а BCD информирует покупателя о дне производства (отсчет идет с начала года). Надпись вида 7156 указывает на 2021 г. выпуска, батарея собрана в 156 день года.

Маркировка АКБ гелиевого типа от компании Optima.

Для изделий Delta используется код из 2 букв и 2 цифр. Буквы отображают год и месяц выпуска, а цифры позволяют определить день сборки. Например, код AA11 указывает на изделие, выпущенное 11 января 2011 г. Для последующих месяцев и годов используются латинские буквы в алфавитной последовательности. Копания Varta использует для кодировки 4-6 цифр в обозначении, нанесенном на кожух аккумулятора. Цифры обозначают год и месяц сборки соответственно.

Принцип работы кислотного аккумулятора

Как известно, АКБ состоит из корпуса, разделенного перегородками на несколько элементов (банок) внутри каждого из которых помещаются положительные и отрицательные пластины электродов. Они отделяются друг от друга пористыми прямоугольными листами диэлектрика (сепараторами), не вступающими в реакцию с кислотой электролита. Сепараторы необходимы для того чтобы избежать замыкания между электродами. Электроды АКБ выполняются в виде плоских свинцовых решеток, в которые запрессован порошок либо диоксида свинца для анодных пластин или металлического свинца для катодных. В современных свинцово-кислотных аккумуляторах решетки электродов делают из сплава свинца с сурьмой, это увеличивает их прочность и улучшает другие технические характеристики. Все катодные пластины электродов каждого элемента также как и анодные, соединяются между собой параллельно, это делается для увеличения электрической емкости и максимально возможного отдаваемого АКБ тока. Элементы же подключаются друг к другу последовательно, поэтому при ЭДС на выводах одной банки примерно равной 2,11 V напряжение АКБ в 6 раз (по числу банок) больше, то есть немногим более 12 V.

Разряд

С подключением нагрузки к клеммам АКБ начинается электрохимическая реакция взаимодействия электродов с серной кислотой. В результате чего материал катода и анода преобразуется в сульфат свинца. Вместе с этим на катоде возникает избыток электронов. На аноде же напротив — их недостаток, то есть избыток положительно заряженных ионов. Поэтому между анодом и катодом возникает разность потенциалов, под действием которой через внешнюю нагрузку идет ток. При этом на катоде образуется вода. Расходование кислоты, а также выделение воды приводит к сильному падению концентрации и плотности электролита. Когда большая часть кислоты электролита прореагировала, АКБ становится полностью разряженной и нуждается в зарядке.

Заряд

При подключении к клеммам разряженной аккумуляторной батареи внешнего источника электрического тока начинается процесс зарядки аккумулятора. Он заключается в том, что под действием электрического тока в аккумуляторе происходят обратные процессы. То есть из сульфата свинца и воды получается серная кислота, при этом материал анода преобразуется обратно в диоксид свинца, а катодный в металлический свинец. Если не отключить батарею от источника тока по окончании зарядки, то есть после израсходования сульфата свинца, начинается распад молекул воды на водород и кислород, называемый электролизом. Этого явления следует избегать, так как, во-первых, образуется взрывоопасная смесь водорода и кислорода, во-вторых, вода необратимо расходуется, а концентрация кислоты поднимается значительно выше расчетной – это значит, что батарея будет работать хуже.

Предельно допустимые характеристики и условия работы

• Диапазон рабочих температур – от -40 до +40 ○ C.
• Напряжение, ниже которого нельзя разряжать аккумулятор для авто – 10,5 V. Это ограничение существует, потому как при дальнейшем разряде кислотно-свинцовой аккумуляторной батареи начинается интенсивная сульфатация ее электродов. Сульфатацией называется образование на поверхности электродов нерастворимой пленки из сернокислого свинца, значительно уменьшающей поверхность электродов, соприкасающуюся с электролитом и как следствие электрической емкость батареи.
• Длительность работы до 500 циклов в режиме разряда на 70% и полного заряда.