Как устроен гелевый аккумулятор

На сегодняшний день гелиевые аккумуляторы являются одним из наиболее популярных и перспективных источников питания. Современные производители АКБ шагнули далеко вперёд и наделили новые устройства питания достойными преимуществами. Гелевые аккумуляторы отличаются большей ёмкостью, высокими показателями выходного заряда, а также отличными техническими характеристиками. В связи с тем, что гелиевые аккумуляторы во многом превосходят привычные аналоги, данный вид АКБ все чаще используется владельцами транспортных средств. Немалая часть автолюбителей интересуется устройством и принципов функционирования составляющих ТС и, в частности, современных АКБ. Поэтому поговорим о гелиевых АКБ подробнее.

Параметры гелиевых аккумуляторов.
Несмотря на то что характеристики гелиевых аккумуляторов продолжают поражать автомобилистов, устройство самого АКБ также остается схожим с привычным свинцового — кислотным аккумулятором. Все же, гелиевая батарея имеет несколько особенностей, которые и объясняют характерные преимущества. Так же как и кислотно свинцовая батарея, гелиевая АКБ имеет в составе пластины и электролит. Но, характерным отличие гелиевых аккумуляторов является состояние электролита. Как известно, в свинцовых аккумуляторах электролит имеет жидкий вид. Как становится ясно из названия в современных АКБ электролит находится в гелиевой консистенции. При этом данного состояния электролита можно добиться несколькими способами.

Различия гелиевых аккумуляторов.
Одной из наиболее популярных является методика производства гелиевых АКБ при которой необходимое состояние получают путем добавления в рабочий состав частиц кремния. Также нередко можно встретить электролита на основе стекловолокна. В данной конструкции используют специальный наполнитель, который состоит из стекловолокна. В таком случае оптимальная консистенция получается благодаря физическому воздействию, в то время как иные технологии подразумевают использование химических реакций.

Аналогичные методики появились много лет назад, но получили активное применение только с момента освоения космического пространства. Гелевые аккумуляторы, с принципиально новым видом электролита стали отвечать всем требованиям полёта. Явным недостатком обычных аккумуляторных батарей был электролит в жидком виде. Такие аккумуляторные батареи не соответствовали требованиям полёта, поскольку электролит в ходе использования менял свою плотность и нередко вытекал. Поэтому началось активное развитие гелиевых аккумуляторов, которые имели наиболее подходящие характеристики.

Преимущества и недостатки гелиевых АКБ.
Одним из явных преимуществ гелиевых АКБ, является одинаково продуктивность в любом положении. Благодаря гелиевому электролиту, батарею можно переворачивать в то время, как рабочий состав мне будет растекаться. Также гелиевая батареи является более безопасной и экологической. В случае нарушения герметичности батареи, электролит не будет вытекать из корпуса. В составе привычный аккумуляторной батареи находится свинец и серной кислоты, который постоянно взаимодействуют в ходе эксплуатации. В результате продолжительного использования кислота выветривается, а на её месте образуется вода.

В ходе эксплуатации привычной батареи, жидкий электролит выделяет большое количество газа, что делает данный вид АКБ менее практичным. В то время как, гелиевый, электролит не пропускает газ за поверхность корпуса АКБ. Газ задерживается в порах геля и не выходит наружу, сохраняя безопасность обладателя. Современные аккумуляторы, в большей степени является жидкостными. При этом тонкий слой стекловолокна позволяет добиться необходимой консистенции электролита. При такой конструкции аккумуляторной батареи, рабочий состав находится в оборудованных сепараторах, которые также выполняют функцию отделения пластин.
Оболочка такого аккумулятора полностью герметична и не требует отдельного ухода. Данный параметр делает батарею более безопасной и позволяет функционировать и в любом положении. Даже при повреждении корпуса АКБ, электролит сохранится в составе оболочки. При этом, данный вид АКБ невосприимчив к изменению температурных условий. Также можно отметить что данный вид батарей не боится масштабных разрядов. АКБ имеет большее количество резервов. Гелевые аккумуляторы при соблюдении условий использования обладают достаточно большим сроком эксплуатации. Как известно, для того чтобы вывести гелиевый аккумулятор из строя, необходимо в значительной мере нарушить условия использования или подвергнуть корпус батареи серьезным механическим повреждениям.

Но, несмотря на ряд достойных преимуществ, такой тип аккумуляторов имеет характерные недостатки.
Первое что необходимо отметить, гелиевый аккумулятор плохо переносит перезаряд. Это является одним из наиболее уязвимых мест данного аккумулятора. В случае перезаряда, срок эксплуатации гелиевого аккумулятора сокращается в несколько раз. В связи с этим возникают серьезные требования к состоянию бортовой электроники транспортного средства на котором будет использоваться данный вид аккумуляторной батареи. Для сохранения срока эксплуатации гелиевой батареи, генератор автомобиля должен находиться в хорошем состоянии, в то время как натяжка ремня привода генератора должна соответствовать норме.
Именно чувствительность к перезаряду не позволяла использовать гелиевый аккумулятор на транспортном средстве ранее. Но, современные производители во многом увеличили производительность и безопасность аккумуляторной батареи, что позволяет использовать её для питания бортовой сети автомобиля сегодня и получать максимальную продуктивность. Также в ходе развития автомобилестроения увеличились качество и безопасность бортовой сети транспортного средства, что делает использование современных батарей полностью безопасным.

Несмотря на чувствительность к перезаряду, рассматриваемый вид АКБ спокойно относится к масштабным разрядам. Даже в случае, если напряжение аккумулятора падает до 10 В, батарея сохраняет срок эксплуатации и не выходит из строя. Дело в том, что даже при критическом разряде электролит не испаряется и соответственно пластины не начинают окисляться. Поэтому даже при минимальном напряжение АКБ прослужит 1500 циклов заряда и разряда. Данный параметр гелиевой АКБ делает её практически уникальной, аналогов которой на сегодняшний день неизвестно.
Несмотря на технические характеристики, которые во многом превосходит привычное аналоги, гелиевые аккумуляторы имеют небольшие размеры – благодаря компактной компоновке. Относительно недавно стали применять спиральную компоновку аккумуляторной батареи. При такой конструкции АКБ пластина выполняется в виде спирали, в то время как, В её центре находится сепаратор с электролитом.

Читайте также:  Как скинуть фото с компьютера на iphone

Характерные преимущества гелиевых аккумуляторов, делают их практически незаменимыми для транспортных средств участвующих в ралли, а также для автомобилей, эксплуатируемых в сложных погодных условиях. Благодаря постоянство тока и надёжности в эксплуатации, такая календарная батарея послужит отличным источником для качественной аудиосистемы. В связи с тем, что данный вид батареи не выделяет газ, АКБ можно спокойно размещать прямо в салоне транспортного средства. Таким образом, можно снизить количество проводки, повысив безопасность бортовой сети транспортного средства. Конечно, одним из наиболее распространённых недостатков современных аккумуляторной батареи является высокая цена. При выборе аккумулятора, стоит отдавать свое предпочтение проверенным производителям.

Автономным источником электрической энергии, благодаря которой осуществляется пуск двигателя автомобиля, является аккумуляторная батарея. От ее технических параметров и способности долгое время противостоять саморазряду, зависит четкость «холодного» запуска силового агрегата, надежность и бесперебойность функционирования бортовой электросети транспортного средства. Поэтому выбор автомобильного аккумулятора является актуальной и важной задачей, правильное решение которой позволяет существенно повысить эксплуатационную привлекательность автомобиля, удобство и комфорт его использования.

На подавляющем большинстве современных легковых автомобилей, в качестве стартового аккумулятора, используются батареи свинцово-кислотного типа. Благодаря современным производственным технологиям, аккумуляторные батареи (АКБ) с кислотным электролитом обладают неплохими эксплуатационными характеристиками, имеют достаточно долгий период эксплуатации. Но внедрение новых разработок в области химических источников электрической энергии привело к тому, что на рынке появилась весомая альтернатива – аккумуляторы гелевого типа.

Устройство гелевого аккумулятора

Принцип действия и конструкция гелевых аккумуляторов схожи с «классическими» аккумуляторами, где в качестве электролита выступает смесь дистиллированной воды и серной кислоты. Основное отличие заключается в том, что в гелевых АКБ электролит имеет гелеобразную консистенцию. Иммобилизация электролитического состава достигается посредством добавления в серную кислоту особого силиконового наполнителя на основе двуокиси кремния.

Аккумуляторные батареи могут иметь спиральную или плоскую конфигурацию свинцовых электродов. Корпус, в котором размещены банки со свитыми в рулон свинцовыми элементами, представляет собой несколько соединенных цилиндрических блоков. В качестве материала для производства корпусов любых видов гелевых аккумуляторов используется исключительно высокопрочный пластик.

Технология AGM

В переводе на русский язык аббревиатура AGM (absorptive glass mat) переводится как впитывающее стекловолокно. Эта расшифровка позволяет понять ключевой принцип, заложенный в основе конструкции аккумуляторных батарей, изготовленных по технологии AGM. Между свинцовыми электродами, плоскими или спиральными, располагается сепараторная ткань, пропитанная кислотным электролитом. Микропоры в стекловолокне заполнены кислотным составом не полностью – это позволяет оставить свободное пространство для рекомбинации газов, выделяемых в процессе химической реакции свинца с серной кислотой.

Основными достоинствами AGM-аккумуляторов являются:

  • высокая прочность, герметичность и виброустойчивость;
  • отсутствие риска протекания и выплескивания электролита наружу;
  • долговечность;
  • сравнительно высокая емкость АКБ, особенно у батарей, имеющих спиральную конструкцию электродов;
  • невысокая стоимость (по сравнению с аккумуляторами GEL-технологии).

Технология GEL

Суть данной технологии, реализованной в аккумуляторных батареях нового типа, заключается в том, что функции жидкого электролита выполняет гелеобразная масса. Вязкая консистенция электролита позволяет ему не растекаться и не вытекать, даже в случае сквозного повреждения корпуса батареи. Электролит в виде геля не склонен к испарению. Вязкая субстанция плотно прилегает к поверхности электродов, что не только позволяет улучшить качество генерации электрической энергии, но и защищает пластины от окисления – повышается эффективность работы и срок службы аккумулятора.

Эксплуатация и зарядка гелевых аккумуляторов

Эксплуатация автомобильных гелевых аккумуляторов не требует выполнения каких-либо особых условий. Корпуса АКБ и их конструкция характеризуются высокой прочностью и надежностью. Но, как и все аккумуляторы, батареи гелевого типа требуют периодической подзарядки. Если идет речь о пусковых автомобильных аккумуляторах, то особое значение имеют характеристики бортовой электрической сети, особенно система подзарядки. Аккумуляторы с гелевым электролитом должны применяться в таких условиях, когда бортовая электросеть автомобиля способна поддерживать высокую стабильность подачи и точность параметров зарядного тока.

Напряжение в бортовой системе подзарядки автомобиля, на котором установлен гелевый аккумулятор, не должно скачкообразно меняться, особенно в большую сторону. Работа генератора и реле-регулятора напряжения должна обеспечивать стабильный заряд АКБ напряжением не выше 14,4 вольт. Импульсные скачки напряжения, вполне допустимые при эксплуатации «жидких» аккумуляторов, выводят гелевые батареи из строя. Перезаряд АКБ гелевого типа приводит к избыточному газообразованию, увеличению электролита в объеме, следствием чего является разрушение батареи и полный выход ее из строя.

При эксплуатации гелевых автомобильных аккумуляторов следует придерживаться следующих правил:

  • бортовая электроника должна обеспечивать стабильный зарядный режим: напряжение не выше 14,4 В, отсутствие импульсных скачков;
  • зарядные устройства, применяемые для зарядки гелевых аккумуляторов, как пусковых, так и тяговых, должны обеспечивать стабильный процесс зарядки током, сила которого не превышает 0,1 емкости АКБ;
  • при достижении уровня заряда в 14,4 должен включаться режим стабилизации напряжения;
  • избегать эксплуатации в режиме экстремально низких температур: гелевый электролит застывает и эксплуатационные характеристики аккумулятора (емкость и пусковой ток) значительно снижаются.
Читайте также:  Как стирать в стиральной машине малютка

Вывод: гелевые аккумуляторы чрезвычайно чувствительны к нарушению режима подзарядки – для них особенно критичен перезаряд.

Преимущества и недостатки АКБ гелевого типа (GEL и AGM)

Автомобильные гелевые аккумуляторы все чаще можно заметить под капотом автомобиля вместо «классических» АКБ, заполненных жидким электролитом. Такая популярность объясняется наличием у данного типа батарей целого ряда достоинств, среди которых наиболее очевидными являются следующие:

  • батарея не требует специального обслуживания;
  • чрезвычайно прочный и герметичный корпус, способность работы практически в любом положении (гель-электролит не вытечет);
  • устойчивость к глубокому разряду: выдерживают около 400 циклов полной разрядки-зарядки;
  • высокий пусковой ток;
  • широкий диапазон эксплуатационных температур (критически низкие – не желательны);
  • длительный срок службы (до 10 лет).

К недостаткам гелевых аккумуляторов можно отнести:

  • относительно высокая стоимость (по сравнению с традиционными свинцово-кислотными);
  • полная непереносимость короткого замыкания (КЗ) полюсов, даже очень кратковременного: любое КЗ моментально выводит батарею из строя;
  • высокие требования к стабильности токовых характеристик зарядного устройства: очень чувствительны к превышению тока заряда;
  • требуют адаптированной бортовой системы подзарядки (генератора, регулятора напряжения).

Положительный баланс полезных свойств аккумуляторов, выполненных по технологии AGM и GEL, позволяет с уверенностью говорить об отличных перспективах данного типа автономных источников электрической энергии.

Автономный источник питания современного автомобиля является важной его частью. Несмотря на высокую длительность работы современных АКБ, приходит время для их замены. Условно все автомобильные аккумуляторы можно разделить на две основные группы: с жидким электролитом и гелем. У гелевых АКБ больше особенностей, которые следует учитывать при выборе подходящей модели.

Определение гелевых аккумуляторов

Гелевая аккумуляторная батарея изготавливается при применении технологии Gel. В качестве основы применяются свинцовые пластины, между которыми электролит находится в гелевом состоянии. Отличительной чертой подобной батареи можно назвать полную герметизацию корпуса. При добавлении специальных присадок электролит превращается в гель.

Классические гелевые батареи представлены сочетанием следующих элементов:

  1. Коррозионно-стойкие клеммы, которые предназначены для подключения нагрузки. Они изготавливаются при применении различных стандартов.
  2. При изготовлении корпуса применяется ударопрочный полипропилен. Он обеспечивает длительную работу батареи в сложных условиях. Рассматриваемая конструкция не подлежит обслуживанию, поэтому нельзя допускать утечки электролита.
  3. Конструкция имеет самоуплотняющиеся герметичные клапаны, которые требуются для отвода газов. Во время эксплуатации аккумулятора электролит может нагреваться, что приводит к образованию газов. Если не будет происходит их удаление, давление внутри корпуса возрастает.
  4. Для повышения устойчивости конструкции к вибрации применяется конструкция из прочных скрученных в рулон элементов. При изготовлении применяется определенный сплав, который продолжает срок эксплуатации конструкции.
  5. Повысить степень герметизации смогли за счет установки сепаратора из стекловолокна. Для повышения защиты устанавливается решетка из чистого свинца.

Современная Gel -технология предусматривает создание кислотного раствора в виде геля. Достигается подобное состояние путем добавления специального наполнителя, который изготавливается из силикона.

Основные характеристики

Устроен гелевый аккумулятор так же, как и свинцово-кислотные источники питания, что определяет похожие эксплуатационные характеристики. Выбор более подходящей батареи проводится по следующим критериям:

  1. Максимальный ток заряда. Каждая аккумуляторная батарея характеризуется максимально допустимым значением тока при зарядке.
  2. Емкость определяется в ампер/часах. Этот показатель применяется для определения времени, в течение которого источник питания может отдавать энергию с силой тока 1 ампер.
  3. Рабочее напряжение на клеммах учитывается при выборе источника энергии для конкретного потребителя. В случае выбора аккумулятора для автомобиля отдается предпочтение моделям с напряжением 12 В.
  4. Максимальный ток разряда или пусковой ток. Это значение применяется для определения максимальной силы тока, который вырабатывается в течение 30 секунд.
  5. Вес источника питания может варьировать в большом диапазоне: от 8 до 50 кг. При увеличении показателя емкости повышается и вес, так как устанавливается большее количество пластин.

Принцип работы рассматриваемого источника энергии определяет то, что наиболее важными параметрами считаются емкость и максимальный пусковой ток. Показатель емкости выбирается в зависимости от объема двигателя по специальным таблицам.

Достоинства и недостатки

Применение геля определяет особые эксплуатационные характеристики источника питания. Преимущества гелевых автомобильных аккумуляторов заключаются в следующих моментах:

  1. Конструкция может выдерживать до 400 полных разрядов. Применение геля в виде электролита определяет то, что даже при сильном разрядке показатель плотности остается неизменным.
  2. Можно выполнять повторную зарядку батареи при ее частичном или полном разряде.
  3. Продолжительность срока эксплуатации составляет около 10 лет. Варианты исполнения с обычным электролитом служат около 5 лет.
  4. Нет необходимости срочно заряжать аккумулятор в случае его глубокой разрядки.
  5. Показатель саморазряда составляет примерно 20% в год.
  6. Малое внутреннее сопротивление определяет высокую эффективность батареи.
  7. Конструкция не требует вложений.
  8. Высокая безопасность, которая достигается за счет применения современных технологий производства.

Есть и некоторые недостатки применения гелевого состава. Технология GEL приводит к следующему:

Читайте также:  Как сделать шуруповерт от сети своими руками

  1. Конструкция восприимчива к показателю подаваемого напряжения. Если подавать слишком высокий ток, то начнется процесс разрушения основных компонентов.
  2. Высокий показатель плотности приводит к тому, что в зимний период возникают трудности с эксплуатацией подобных аккумуляторов. Как правило, при минусовой температуре жидкость начинает кристаллизоваться и он застывает.
  3. Конструкция характеризуется высокой чувствительностью к коротким замыканиям. Именно поэтому нужно уделять много внимания правилам эксплуатации аккумуляторов с гелем.
  4. Свинцово-кислотные варианты исполнения с жидким электролитом обходятся намного дешевле.

Технология GEL характеризуется довольно большим количеством различных особенностей. При этом зарядка и эксплуатация должны проводится с учетом особенностей гелевых конструкций.

При сравнении АКБ Са-Са и Gel типа отметим, что первый вариант исполнения обходится намного дешевле и встречается практически на всех автомобилях. Однако существенное увеличение количества потребителей приводит к тому, что свинцово-кислотные варианты исполнения служат недолго при постоянной и высокой периодической нагрузке. Поэтому для автомобилей средней и высокой ценовой категории рекомендуется приобретать АКБ Gel -типа.

Рекомендации по зарядке

Гелевые аккумуляторы характеризуются высокой восприимчивостью к силе тока и напряжению. Именно поэтому на момент зарядки следует контролировать параметры подаваемого того с высокой точностью. Стоит учитывать, что зарядные устройства, которые применяются для работы с традиционными свинцово-кислотными АКБ, не подойдут для работы с Gel -батареями. К особенностям процесса зарядки можно отнести:

  1. Выбирается правильное зарядное устройство, которое рекомендуется производителем АКБ.
  2. Для того чтобы исключить вероятность повреждения источника энергии, рекомендуется использовать силу тока, которая не превышает 10% значения емкости. К примеру, если емкость составляет 60 Ач, то следует подавать ток 6 ампер.
  3. При срочной зарядке рекомендуется подавать силу тока, которая равна 30% значения полной емкости. На корпусе АКБ часто наносится наклейка с рекомендуемым максимальным током при зарядке.
  4. Важно учитывать тот момент, что подаваемое напряжение не должно превышать 14,5 В. Если подается подобный ток, то происходит разрушение внутренней конструкции. Высокое напряжение приводит к нагреву геля, после чего он становится жидкостью.
  5. Гелевые АКБ изготавливаются с возможностью использования режима зарядки для сохранения требуемого уровня энергии на момент обслуживания. Рекомендуется использовать подобный режим для периодической зарядки.

Особое внимание следует уделить выбору подходящего зарядного устройства. Обычный прибор может привести к уменьшению срока эксплуатации источника питания. Требуемое зарядное устройство должно обладать следующими свойствами:

  1. При сильном нагреве или по завершении зарядки устройство должно прекратить подачу тока. В противном случае гель может сильно нагреться и превратиться в жидкость.
  2. Напряжение должно быть постоянным. Даже небольшие перепады показателя приведут к уменьшению срока службы конструкции.
  3. Температурная компенсация определяет изменение режима зарядки в зависимости от температуры аккумулятора.
  4. Точный контроль показателя силы тока.

Приобретенное зарядное устройство для гелевых аккумуляторов может использоваться для восполнения заряда обычного АКБ с жидким электролитом. Поэтому можно приобрести его для обслуживания гелевого и обычного источника питания.

Восстановление гелевого электролита

Несмотря на то что рассматриваемые АКБ изготавливаются в не обслуживающем корпусе, в некоторых случаях есть возможность восстановить уровень электролита. Качественное изделие может прослужить отведенный срок даже без обслуживания.

При вздутии или разрушении пластин восстановить конструкцию не получится, источник питания нужно заменить полностью. Потеря емкости указывает на то, что используемый гель начал высыхать. При необходимости можно восстановить водный баланс путем добавления дистиллированной воды. Рекомендации по проведению этой работы следующие:

  1. АКБ снимается с автомобиля.
  2. Демонтируется верхняя крышка и с отверстий удаляются заглушки.
  3. Внести воду внутрь конструкции можно при помощи обычного шприца. В большинстве случаев требуется около 1−2 кубика.
  4. Вода вливается в каждую банку.
  5. Аккумулятор нужно оставить на несколько часов. Они требуются для того, чтобы гель равномерно пропитался.
  6. Проводится сборка конструкции и проверяется уровень напряжения на клеммах.
  7. Если показатель напряжения правильный, заглушки устанавливаются на свои места.

После восполнения водного баланса АКБ ставят на зарядку. При соблюдении рекомендаций по проведению зарядки показатель емкости восполняется до рекомендуемого значения.

Слишком сильный износ конструкции становится причиной сильной сульфации пластин. Провести десульфацию можно двумя методами:

  1. Добавление химического состава Трилона В. Подобное вещество можно приобрести в специализированном магазине и развести согласно рекомендациям. Перед добавлением созданного состава рекомендуется осушить аккумулятор, после чего провести его промывку дистиллированной водой. Провести подобную работу можно только при наличии определенных навыков, допущение незначительной ошибки приведет к быстрому износу пластин.
  2. Использование импульсных токов с различной амплитудой. Для разрушения сульфата свинца применяется метод подачи импульсных токов. Аккумуляторы гелевого типа крайне отрицательно воспринимают резкие перепады. Поэтому рассматриваемый метод не всегда позволяет достигнуть требуемого результата.

Восстановлением рассматриваемого типа АКБ занимаются в специальных сервисах. Однако, в большинстве случаев дешевле приобрести новый источник энергии, нежели восстановить поврежденный.

При соблюдении рекомендаций по эксплуатации гелевые источники энергии могут прослужить в течение длительного периода. Их эксплуатация достаточно проста, необходимость в обслуживании возникает крайне редко. Основным недостатком является высокая стоимость, которая и отпугивает многих автовладельцев.

Комментарии запрещены.

Присоединяйся