Не так давно на рынке автономных источников питания появились гелевые АКБ. С ними связано немало непонимания принципов их работы и откровенных мифов. Чтобы недешевая батарея не вышла из строя раньше времени, надо —разобраться в принципе работы таких АКБ и эксплуатировать их в соответствии с назначением.
Особенности гелевых аккумуляторов
Гелевый аккумулятор в целом устроен так же, как обычный свинцово-кислотный автономный источник тока. Имеются два комплекта пластин – свинцовые отрицательные (подключены к минусовой клемме), и положительные из оксида свинца. Основой электролита и главным его реагентом служит серная кислота. В отличие от традиционных АКБ в электролит добавлен загуститель. В химических реакциях он не участвует (хотя несколько замедляет их), но вместо жидкости пластины оказываются погружены в желеобразную субстанцию – гель.
Применение такого электролита предотвращает потерю воды во время эксплуатации. Водород и кислород, выделившиеся в результате электрохимических процессов, не улетучиваются во внутреннее пространство и наружу, а заново рекомбинируют в густой субстанции, образуя воду. Это позволило сделать корпус батареи герметичным. В период использования батареи исключены сервисные операции, связанные с контролем электролита – замер плотности, долив дистиллированной воды, долив кислоты и т.п.
Гелевые АКБ относятся к классу необслуживаемых, но это понятие не является абсолютным. Операции по контролю напряжения и, при необходимости, подзаряду до номинала являются обязательными во время всего срока службы аккумулятора.
Характеристики
Как и любой другой свинцово-кислотный аккумулятор, полностью заряженный гелевый элемент выдает 2,1 вольт. Чтобы собрать 12-вольтовую батарею, потребуется 6 банок, на выходе получится 12,6 вольт.
К достоинствам такой конструкции батарей относят и широкий температурный диапазон:
- допускается хранение при температуре от минус 35 до +60 град.С;
- эксплуатация – от минус 20 до +60 град.С.
При выходе температуры за эти пределы АКБ необратимо выходит из строя из-за деградации электролита.
Маркировка
Единого стандарта обозначения технологии производства аккумуляторов нет. Некоторые производители добавляют к названию аккумулятора слово GEL (Gelled ELectrolite).
Другие в обозначении линейки используют букву G (например, серия GX торговой марки Delta). Это не является обязательным, поэтому у других изготовителей маркировка может быть другой. Чтобы определить, что батарея произведена по технологии GEL, надо изучить шильдик. У гелевых АКБ в маркировке будет присутствовать надпись GEL technology или подобная. Если АКБ произведена по комбинированной технологии (GEL+AGM), то на шильдике будет написано combined technology. Также обычно для АКБ с загущенным электролитом указывается напряжение заряда в циклическом (cycled use) и в буферном (stand by use) режимах, а также максимальный зарядный ток.
Стоимость эксплуатации
Одним из основных факторов, сдерживающих распространение батарей, выпускаемых по гелевой технологии, является их высокая инвестиционная (покупная) стоимость. Если пересчитать минимальную цену ампер*часа по отношению к другим типам свинцово-кислотных батарей, то результат будет выглядеть так:
| Технология производства | Минимальная стоимость ампер*часа, руб. |
|---|---|
| Традиционная | 50 |
| Gel | 152 |
| AGM | 193 |
Можно учесть и другие факторы, влияющие на стоимость батареи. (напряжение, максимальный отдаваемый ток и т.д.). Это потянет на небольшую научную работу. Но примерное соотношение останется таким же.
Высокая стоимость гелевой батареи отчасти компенсируется длительным сроком службы. Если обычная АКБ служит в среднем 5 лет (цифра выведена коллективным многолетним опытом эксплуатации), то заявленный срок эксплуатации аккумулятора технологии GEL в циклическом режиме составляет 10 лет (некоторые производители декларируют до 15 лет работы). К этой цифре надо относиться с определенной долей осторожности, потому что сомнительно, что кто-то реально проводил ресурсные испытания столь длительное время. Скорее всего, этот срок расчетный.
Коллективный опыт еще не наработан вследствие новизны конструкции, поэтому ориентироваться надо на количество циклов – оно составляет примерно 600 зарядов-разрядов. Эта цифра верна для средних условий работы, когда батарея во всех циклах разряжается до половины нижнего допустимого уровня. Если допускать разряд не более 30%, то количество циклов можно увеличить в два раза (до 1200).
Также срок службы зависит от температуры эксплуатации — чем выше нагрев, тем меньше полезный период.
Продлевает жизнь батарей качество зарядного напряжения. Его нестабильность не должна превышать в идеале 0,1%. В буферном режиме длительность эксплуатационного периода декларируется на уровне 5 лет.
Как происходит процесс зарядки
С точки зрения протекания химических реакций гелевый аккумулятор ничем не отличается от традиционного. При разряде свинец отрицательного электрода, оксид свинца положительного и серная кислота электролита реагируют с образованием воды и сульфата свинца. При заряде протекает обратная реакция.
Отличие процесса для гелевой батареи состоит в том, что ее конструкция не предусматривает отвод газов в штатном режиме. Предполагается, что водород и кислород, образовывающиеся при эксплуатации, рекомбинируют с образованием воды в толще электролита. При умеренном газовыделении так и происходит, но если напряжение заряда повышенное, то рекомбинация происходит не полностью, и газ выделяется внутрь корпуса. Для сброса избыточного давления АКБ оснащены системой VRLA (SLA), но ее возможности небезграничны. Если клапан не справится, это может привести к вздутию аккумулятора, разгерметизации и возгоранию газовой смеси. Отсюда основное правило – напряжение заряда не должно превышать 2,4 вольт на элемент (14,4 вольт на АКБ с номиналом 12 в). Поэтому исключены любые режимы быстрой зарядки (надо избегать даже случайного включения).
Если у ЗУ нет вольтметра, можно ориентироваться на зарядный ток. Обычно его наибольшее значение указывается на шильдике батареи (max initial current). В начале зарядки ток не должен превышать это ограничение, к концу процесса он упадет сам.
Если эта информация утеряна (стерлась надпись во время эксплуатации и т.д.), можно заряжать батарею током, не превышающим 0,1С (АКБ емкостью 18 А*ч током 1,8 А и т.д). Это значение будет заведомо ниже максимально допустимого. Возможно, зарядка и затянется по времени, но аккумулятор не выйдет из строя.
Применение АКБ, произведенных по технологии GEL
Аккумуляторы с загущенным электролитом наряду с достоинствами имеют и свои недостатки (как свойственные всем свинцово-кислотным элементам, так и характерные только для GEL).
| К плюсам таких батарей относят | Не обходится и без минусов |
|---|---|
| большое количество циклов заряда-разряда | чувствительность к коротким замыканиям |
| низкую склонность к саморазряду | |
| возможность эксплуатации в любом положении (кроме положения клапанами вниз) | невысокая удельная энергоемкость |
| меньшее количество необходимых сервисных операций | |
| низкая пожароопасность | повышенные требования к зарядному напряжению, невозможность быстрой зарядки |
| при небольших повреждениях корпуса электролит не вытекает |
Основной же недостаток таких батарей – высокая стоимость.
Соотношением плюсов и минусов определяется область применения гелевых аккумуляторов. Недостаток, ограничивающий использование АКБ с загущенным электролитом в качестве стартерных автомобильных источников питания, является их низкая токоотдача.
В быту (не без помощи недобросовестных маркетологов и продавцов) гелевыми батареями называют также аккумуляторы, произведенные по технологии AGM, и предназначенные для эксплуатации в составе электрооборудования автомобилей. Это разные типы АКБ, имеющие различные характеристики и эксплуатационные требования, несоблюдение которых может привести к значительному снижению срока службы источника питания.
Поэтому в сфере транспорта гелевые батареи применимы большей частью в качестве тяговых.
Наилучшим же образом батареи GEL раскрывают свои достоинства при использовании:
- в источниках бесперебойного питания;
- в качестве буферных элементов в устройствах получения энергии от возобновляемых природных источников (ветрогенерация, солнечная энергия);
- для резервирования питания важных промышленных объектов;
- в качестве источников питания устройств телемеханики;
- в системах тревожной сигнализации;
- в других областях промышленности и техники.
Как любое техническое устройство, аккумуляторы с загущенным электролитом наиболее эффективны при применении, учитывающем особенности их устройства. Это позволяет раскрыть их достоинства и сгладить недостатки. Для этого надо ознакомиться со спецификой данных батарей и изучить их технические характеристики.
Также есть видео мнение пользователей.
