Аккумуляторные батареи типа agm – Срок службы аккумуляторных батарей свинцово-кислотных AGM и гелевых GEL для ИБП

Содержание

описание и основные характеристики аккумуляторной технологии Absorbent Glass Mat

Аккумуляторы agm для автомобиляВ настоящее время на рынке комплектующих для транспортных средств предлагаются не только новейшие разработки в виде гелевых аккумуляторов, но и устройства с маркировкой AGM, которая знакома лишь немногим. И это не странно, так как рядовые потребители просто не успевают разобраться с принципами передовых технологий, которые развиваются невероятными темпами. Так что же представляет собой аккумулятор AGM?

Описание технологии

Аккумулятор АГМ появился в продаже на российском рынке сравнительно недавно. По сути, сокращение «AGM» переводится с английского языка как «прокладка, обработанная стекловолокном» — «Absorbent Glass Mat Battery». В зарубежных странах подобные АКБ продавались уже несколько десятилетий назад. Первые упоминания о производстве устройств по этой технологии датируются началом 80-х годов — тогда их использовали для военной авиации. С момента выхода на рынок продукция обрела большую популярность, став лидером в области автомобильных источников питания.

Ее преимущества очевидны и представлены:

  1. Безопасностью эксплуатации:
  2. Способностью выдерживать большие нагрузки.
  3. Отличные показатели мощности.

Аккумулятор agmПри выпуске AGM-аккумуляторов задействуется совершенно иная технология, чем для классических батарей свинцово-кислотного типа. Особым плюсом АКБ AGM является отсутствие не совсем безопасного электролита, способного принести потребителю ряд дополнительных хлопот и проблем при эксплуатации.

Конструкция аккумулятора устроена таким образом: между пластинами с положительным и отрицательным зарядом расположены специальные прокладки (так называемые маты), которые обрабатываются электролитом. Для их изготовления применяется высококачественное стекловолокно, способное впитывать в себя электролит наподобие губки. В результате он становится якобы «запечатанным» между этими пластинами и не представляет собой никакой опасности для потребителя.

Эти особенности АГМ-аккумуляторов делают их более востребованными, чем многие другие типы. При этом далеко не каждый автомобилист может описать принцип работы таких моделей.

Принцип работы аккумулятора

Рейтинг лучших аккумуляоровТехнология AGM в аккумуляторных батареях стала применяться относительно недавно. Тем не менее, за короткий промежуток времени она обрела большую популярность и вытеснила многих конкурентов. Как и в классических моделях свинцового типа, между пластинами с положительным и отрицательным пластинами расположен специальный сепаратор.

Только в этом случае он изготовлен из высококлассного стекловолокна, который предварительно обрабатывается электролитом. Как правило, аккумуляторы на 12 вольт оснащены шестью герметичными банками с этими пластинами, поэтому обслуживать их попросту не приходится. Также роль сепаратора в таких моделях заключается в следующем:

  1. Он выполнен в виде пористой системы, которая удерживает электролит капиллярными силами.
  2. Нужный объем электролита дозируется таким путем, что мелкие поры мата заполняются жидкостью, а самые свободные циркулируют газ.

Посредством рециркуляции газы продолжают оставаться в корпусе и при этом поступают в жидкий электролит. Для производства пластин используется высококлассный свинец, обеспечивающий быстрый и продуктивный набор и отдачу зарядки.

Элементы независимого электроснабжения относятся к классу VRLA и применяются не только для питания различных электронных приборов, но и для транспортных средств. Для примера, автомобиль премиального класса BMW 7 G 11 оснащен батареей, изготовленной по технологии AGM. Конструкция блоков может быть представлена двумя конфигурациями:

  1. Плоская.
  2. Спиральная.

Спиральные модели производятся в США, а модели с плоским размещением электродом являются продуктом европейского производства. Первый тип характеризуется обширной площадью поверхностного контакта, что обеспечивает максимальную площадь поверхностного контакта, а соответственно — увеличенные значения тока при пуске. Интересуясь, как правильно осуществлять зарядку, важно помнить о том, что модели со спиральной конфигурацией способны восстанавливать заряд намного быстрее, чем классическая разновидность.

Основные плюсы AGM

Обслуживание аккумуляторовТехнология, которая задействуется в АГМ-батареях, гарантирует высочайшую степень их безопасности. Конструкцию часто называют «брикетом с электролитом», так как имеющийся стекловолоконный сепаратор играет роль мощного диэлектрика. У пластин отсутствует возможность соприкосновения с собой, что предотвращает вероятность короткого замыкания.

В отличие от классических свинцовых моделей, эти АКБ не боятся переворачивания на любую сторону. Электролит никогда не взрывается и не вытекает, так как здесь нет испарений взрывоопасных и ядовитых газов, таких как водород и кислород. Тем не менее, определенные правила эксплуатации нужно соблюдать, не подвергая оборудование чрезмерно жесткой эксплуатации.

Еще одним бесспорным достоинством технологии является то, что ее пластины изготовлены из невероятно качественного сырья с высочайшей степенью очистки. В результате степень сопротивления свинца способствует повышению эффективности цикличной зарядки и разрядки. Проводить процедуру десульфатации для таких моделей просто не нужно, так как материал изготовления очень качественный.

Обе пластины способны плотно сжимать сепаратор по обеим сторонам, работая наподобие сэндвича. Таким образом получается прочнейшая конструкция, которую сложно повредить. В одной ячейке таким аккумуляторов размещается гораздо больше пластин, чем в моделях жидкого типа, что объясняет увеличенную емкость.

Процесс зарядки обычной жидкокислотной батареи занимает около 10−12 часов. Что касается АГМ-аккумуляторов,

то с помощью большого тока их можно зарядить всего лишь за 2−3 часа. Сепараторные пластины предотвращают преждевременное рассыпание свинцовых, поэтому эти батареи лучше справляться с глубоким зарядом, чем все остальные типы.

Десульфатация пластин — процесс, который больше всего нужен для моделей жидкого «кислотного» типа, так как у них недостаточно качественный свинец и технология расположения пластин.

Показатели емкости АГМ-батарей гораздо выше, что объясняется возможностью поместить больше стекловолокнистых пластин с электролитом. Именно из-за этого показателя и мощных пусковых токов популярность этих моделей постоянно растет. Тем более, если речь идет о выборе аккумуляторов для холодной местности с сильными морозами.

Список недостатков

Но как и у любой другой разработки, созданной человеческими усилиями, у аккумуляторов Absorbent Glass Mat есть и свои существенные недостатки. К ним следует отнести такие пункты:

  1. Повышенная стоимость, если сравнивать их с традиционными моделями, работающими на жидком электролите.
  2. Отсутствие возможности хранить конструкцию при нулевом заряде. Нельзя допускать опускания напряжения каждого элемента ниже 1.8 Вольта. То есть минимальный вольтаж 12-вольтной АКБ должен составлять как минимум 10.5−10.8 В.
  3. Нельзя заряжать такие устройства зарядниками с повышенными показателями напряжения.

Учитывая эти недостатки, к обслуживанию и эксплуатации устройств АГМ-типа нужно относиться с особой ответственностью. Несоблюдение базовых правил может повлечь за собой самые неприятные последствия.

Тонкости правильной зарядки

Автомобильные аккумуляторыЗаряжают AGM батареи таким же образом, как и обычные устройства. Главное, чтобы прибор для зарядки обладал ручной регулировкой показателей тока или работал в таком же режиме, как и сама батарея. При этом важно соблюдать уровень напряжения в пределах 14,8 В. Несоблюдение правильных показателей может привести к повреждению конструкции.

Если говорить о силе тока, то оптимальный показатель должен составлять 10 процентов от емкости батареи, которая указывается на корпусе. Если зарядка осуществляется с помощью более высоких токов, ампераж не должен превышать 30 процентов. Только если соблюдать правила зарядки батареи, она сможет выработать свой ресурс без преждевременных потерь. В конечном итоге срок службы источника питания будет существенно продлен.

Для производства свинцовых пластин задействуется высококачественный материал, поэтому процесс десульфатации в момент зарядки осуществляется в несколько раз быстрее и эффективнее: растворение белого налета сульфата свинца происходит в кратчайшее время. Для сравнения, при десульфатации пластин у жидкокислотных ПКБ (промывание очищенной водой) присутствуют многочисленные хлопоты.

При выполнении зарядки оборудования важно помнить об основных этапах процесса и учитывать рекомендации специалистов:

  1. Зарядка аккумуляторовПервый, основной этап, заключается в восстановлении заряда до уровня 80% от общей емкости АКБ.
  2. Второй, плавающий этап, подразумевает восстановление емкости до стопроцентных показателей.
  3. Третий этап заключается в хранении. На этом цикле батарея потребляет минимум электроэнергии от зарядника.
  4. Четвертый, последний, этап — накопление. В течение этого процесса АГМ-аккумулятор с потенциалом 12 вольт восстанавливает стабильные рабочие характеристики.

Для осуществления зарядки важно задействовать устройство со световой индикацией, причем как по напряжению, так и по току. Если контролировать значения, то это позволит предотвратить интенсивное газообразование. Отличной популярностью пользуются ЗУ, поддерживающие интеллектуальную систему управления и способные восстанавливать заряд в щадящем режиме. Для примера, положительные отзывы можно услышать о зарядках от Hyundai.

Восстановление поврежденного устройства

Как правильно заряжать аккумуляторПонять, можно ли восстановить батарею АГМ, несложно. Для этого нужно обратить внимание на ее состояние и срок эксплуатации. Нередко в руки автомобилистов попадают старые модели, которые были выпущены много лет назад и теперь оказались на отечественном рынке. Их рабочий ресурс может отличаться от желаемого, а срок службы существенно сокращен.

Однако при неправильной эксплуатации из строя могут выйти и совершенно новые модели. К счастью, процесс восстановления не считается слишком сложной задачей, так как в составе электролита присутствует та же кислота, что и в классических жидких АКБ, только в этом случае она расположена другим образом.

В большинстве случаев на различных форумах предлагаются видеоролики, где мотоциклист самостоятельно восстанавливает батарею для своего транспортного средства. Его задача заключается в заполнении внутренней подсохшей конструкции дистиллированной водой с помощью шприца. И как только пластина пропитается жидкостью, батарею ставят на полноценную зарядку в обычном режиме тока, который составляет 10 процентов от номинальной емкости.

Что касается восстановления автомобильных аккумуляторов, то здесь применяется аналогичный способ. И как гласит опыт многих специалистов, методика действительно работает.

Зарядка автомобильного аккумулятораТакже можно применить одну хитрость, пытаясь якобы «обмануть» зарядное устройство и подсоединить его к обоим аккумуляторам. При этом один из них должен быть «живым», а второй — вышедшим из строя. Если АКБ, нуждающаяся в восстановлении, по истечении нескольких минут начнет потреблять ток, значит она подлежит восстановлению. Уже через небольшой промежуток времени можно отключить второй аккумулятор от зарядки и продолжить восстановление «ожившей» батареи, используя режим обычного тока и напряжения не больше 14.8 В.

При покупке АГМ-аккумулятора важно помнить о соблюдении правил его эксплуатации. В таком случае потребителю не придется задаваться вопросом, как восстановить источник питания при снижении рабочих показателей. Ведь даже если провести полноценную реанимацию, ее хватит ненадолго, и через какое-то время батарея снова начнет сбоить и перестанет справляться со своими задачами.

Аккумуляторы AGM и GEL (гелевые): что выбрать?

При решении задачи по бесперебойному питанию часто сталкиваются с непростым выбором между аккумуляторами AGM и GEL.Разобравшись в особенностях технологий изготовления АКБ и эксплуатационных характеристиках, мы сможем сделать выводы о сфере оптимального применения.

AGM технология аккумуляторных батарей

AGM расшифровывается как Absorbent Glass Mat и означает “абсорбирующее стекловолокно”. По сути, это обычные свинцово-кислотные аккумуляторы, только в них электролит находится не в виде свободно перетекающей жидкости, а в виде обильно пропитанной раствором серной кислоты стекловаты (своеобразный подгузник для электролита :) ). Что это даёт:

  • Есть место для выделяющегося в процессе заряда водорода – он “запирается” в стекловолокне. Иными словами газ полностью рекомбинируется внутри АКБ. Это позволяет безопасно использовать AGM АКБ в помещении.
  • Герметичная конструкция позволяет их эксплуатировать в любом положении
  • Не требуют обслуживания, но это не исключает необходимости переодической “тренировки” батарей
AGM технология

AGM технология

Специально для наших читателей мы не пожалели и распилили популярную батарейку CSB GP 12120, давайте посмотрим что у неё внутри:

Распил CSB GP 12120

Распил CSB GP 12120

Свинцовые пластины с абсорбированным стеловатой электролитом

Свинцовые пластины с абсорбированным стекловатой электролитом

Сам AGM - обильно пропитан электролитом

Сам AGM – обильно пропитан электролитом

Свинцовая пластина

Свинцовая пластина

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:

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 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 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 DTM 12-200 L (AGM): 100% – 275 циклов, 50% – 550 циклов, 30% – 1200 циклов

Delta GX 12-100 (GEL): 100% – 325 циклов, 50% – 700 циклов, 30% – 1850циклов

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%

a-g
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%:

1707.2500x0

У Challenger:

7294.2500x0

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

Выводы

  1. AGM аккумуляторы имеют преимущество в системах требующих быстрого заряда аккумуляторов, например, в случае гибридных схем “инвертор+генератор” (мы сокращаем время работы генератора и увеличиваем время тишины), т.к. выдерживают больший зарядный ток.
  2. В случае решения задачи автономного питания на базе солнечных панелей или ветрогенератора при достаточности бюджета гелевые аккумуляторы предпочтительнее, так как устойчивы к глубокому разряду и имеют больше ресурс циклов заряда-разряда.
  3. Для работы в буферном режиме, т.е. в системах резервного питания на базе ИБП, инверторов предпочтение следует отдавать  AGM-технологии, т.к. батарейный банк получается дешевле и он дольше прослужит (срок жизни аккумуляторов при буферном режиме исчисляется в годах, а не в циклах). Самая живучая серия аккумуляторов HR и HRL благодаря различным присадкам в электролит, снижающим процессы разрушения свинцовых пластин.
  4. В мощных системах с высокими токами разряда и автономией до 30 минут рекомендуется использование серий HR и HRL, т.к. эти АКБ обладают самой большой энергоотдачей в единицу времени при коротких циклах.

Наше видео с семинара по обучению партнеров. Технологии AGM и Gel

 

Оставляйте комментарии и задавайте вопросы!


Как заряжать AGM-аккумуляторы Topla

В настоящее время на рынке получили распространение так называемые «гелевые» аккумуляторы. Принцип работы такой АКБ не отличается от традиционного аналога. Разница заключается лишь в том, что в гелевых аккумуляторах электролит находится не в жидком состоянии, а в виде своего рода «желе» (созвучно с «gel electrolite»). У него в обычный кислотный электролит добавлена двуокись кремния, которая и вызывает загустение. Такие аккумуляторы характеризуются более длительным циклическим ресурсом без существенных потерь емкости. Однако есть один важный момент, который стоит помнить всем автолюбителям – гелевые АКБ никогда НЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ в качестве стартерных батарей. Их применяют только как тяговые источники питания.

Совсем другое дело — AGM-аккумуляторы,о которых ниже идет речь, получившие свое название от технологии  Аbsorptive Glass Mat. Кстати, именно АКБ этого типа  часто по незнанию называют «гелевыми». Важная особенность – в  AGM-батареях используется особая субстанция электролита. Говоря по-другому, он НЕ ЖИДКИЙ, поскольку находится в адсорбированном состоянии в особых стекловолоконных матах, облегающих пластины. Кстати, отсюда и идет название технологии  AGM (Absorbent Glass Mat). Блоки пластин в таких АКБ плотно прижаты друг к другу, что помогает гораздо лучше удерживать активную массу на их решетках, чем в обычных стартерных батареях.


AGM-батареи Topla, выпускаемые заводом, прежде всего предназначены для современных автомобилей премиум-сегмента с функцией «старт-стоп» и увеличенным бортовым энергопотреблением.  По своим свойствам они совмещают в себе достоинства тяговых АКБ, не боящихся глубоких разрядов,  и мощных стартерных  батарей, выдающих высокие пусковые токи. Если говорить об эксплуатационных показателях батарей Topla AGM Stop&Go, то такие источники питания обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда, а их пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей. Все фирменные AGM-батареи Topla являются необслуживаемыми.

Не боятся AGM-батареи Topla и серьезного механического повреждения (например, при ДТП), поэтому волноваться о вылившемся электролите уже не придется. Как, впрочем, и о дальнейшей жизнеспособности такого АКБ – даже будучи поврежденным, он все равно будет работать.  Пример живучести батарей Topla AGM Stop&Go можно увидеть  в наших предыдущих роликах. Но и цена здесь соответствующая – в среднем AGM-аккумуляторы стоит почти вдвое дороже обычных.


Что касается процедуры заряда, то AGM-батареи Topla заряжаются так же,  как и другие типы фирменных стартерных АКБ. Отличия имеются лишь в значениях максимального зарядного напряжения. В частности, если используется автоматическое зарядное устройство (ЗУ), то его зажимы согласно полярности закрепляются на клеммах АКБ, после чего производится  его подключение к бытовой электросети. Контроль заряда осуществляется в соответствии с инструкцией к ЗУ.  Главное, чтобы использовалось такое устройство, в котором в числе прочих был предусмотрен и режим заряда AGM-аккумуляторов. Подробнее о заряде AGM-батарей можно посмотреть в ролике ниже.


В случае применения автоматических ЗУ с ручной установкой максимального зарядного тока и напряжения необходимо сначала выставить на зарядном устройстве требуемые значения этих параметров. Это необходимо для достижения оптимального алгоритма заряда. Для AGM-батарей Topla  максимальное значение зарядного напряжения составляет 14,2-14,4 Вольт, максимальное рекомендуемое значение зарядного тока –  одну десятую емкости АКБ, указанной на ее этикетке. То есть, если емкость АКБ равна 60 А*ч, то максимальный ток заряда должен быть выставлен на значение 6 ампер. Окончанием заряда можно считать момент снижения тока до 0,4-0,6 А и его стабилизацию в течение двух часов.

Cмотрите еще:

Как заряжать EFB-батареи
Изложенные выше сведения не являются публичной офертой и носят сугубо информационный характер

Виды и типы аккумуляторных батарей — подробно!

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 25.06.2015 19:00
Автор: Abramova Olesya

Аккумуляторная батарея – это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею.

Еще в 1800 году Алессандро Вольта произвел поразительное открытие, когда опустил в банку, наполненную кислотой, две металлические пластины – медную и цинковую, после чего доказал, что по соединяющей их проволоке протекает электрический ток. Спустя более чем 200 лет, современные аккумуляторные батареи продолжают производить на основе открытия Вольта.

Вольтов столб

Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

Рисунок 1. Вольтов столб из шести элементов.

Рисунок 2. Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта

Со времени изобретения первого аккумулятора прошло не больше 140 лет и сейчас сложно представить современный мир без резервных источников питания на основе батарей. Аккумуляторы применяются всюду, начиная с самых безобидных бытовых устройств: пульты управления, переносные радиоприемники, фонари, ноутбуки, телефоны, и заканчивая системами безопасности финансовых учреждений, резервными источниками питания для центров хранения и передачи данных, космической отраслью, атомной энергетикой, связью и т. д.

Развивающийся мир нуждается в электрической энергии столь сильно, сколько человеку нужен кислород для жизни. Поэтому конструкторы и инженеры ежедневно ведут работу по оптимизации имеющихся типов аккумуляторов и периодически разрабатывают новые виды и подвиды.

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Тип

Применение

Обозначение

Рабочая температура, ºC

Напряжение элемента, В

Удельная энергия, Вт∙ч/кг

Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)

Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т.д.

Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)

-20 … +40

3,2-4,2

280

никель-солевой

Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии

Na/NiCl

-50 … +70

2,58

140

никель-кадмиевый

Электрокары, речные и морские суда, авиация

Ni-Cd

–50 … +40

1,2-1,35

40 – 80

железо-никелевый

Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления

Ni-Fe

–40 … +46

1,2

100

никель-водородный

Космос

Ni-h3

 

1,5

75

никель-металл-гидридный

электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.

Ni-MH

–60 … +55

1,2-1,25

60 – 72

никель-цинковый

Фотоаппараты

Ni-Zn

–30 … +40

1,65

60

свинцово-кислотный

Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т.д.

Pb

–40 … +40

2, 11-2,17

30 – 60

серебряно-цинковый

Военная сфера

Ag-Zn

–40 … +50

1,85

<150

серебряно-кадмиевый

Космос, связь, военные технологии

Ag-Cd

–30 … +50

1,6

45 – 90

цинк-бромный

 

Zn-Br

 

1,82

70 – 145

цинк-хлорный

 

Zn-Cl

–20 … +30

1,98-2,2

160 – 250

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

Исходя из приведенных данных в таблице №1, можно прийти к выводу, что существует достаточно много видов аккумуляторов, отличных по своим характеристикам, которые оптимизированы для применения в разнообразных условиях и с различной интенсивностью. Применяя для производства новые технологии и компоненты, ученым удается достигать нужных характеристик для конкретной области применения, к примеру, для космических спутников, космических станций и другого космического оборудования были разработаны никель-водородные аккумуляторы. Конечно, в таблице приведены далеко не все типы, а лишь основные, которые получили распространение.

Современные системы резервного и автономного электропитания для промышленного и бытового сегмента основаны на разновидностях свинцово-кислотных, никель-кадмиевых (реже применяются железо-никелевый тип) и литий-ионных аккумуляторах, поскольку эти химические источники питания безопасны и имеют приемлемые технические характеристики и стоимость.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Этот тип является самым востребованным в современном мире по причине универсальных особенностей и невысокой стоимости. Благодаря наличию большого количества разновидностей, свинцово-кислотные аккумуляторы применяется в областях систем резервного питания, системах автономного электроснабжения, солнечных электростанций, ИБП, различных видах транспорта, связи, системах безопасности, различных видах портативных устройств, игрушках и т. д.

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

Основа работы химических источников питания основана на взаимодействии металлов и жидкости – обратимой реакции, которая возникает при замыкании контактов положительных и отрицательных пластин. Свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженными пластинами является свинец, а отрицательно заряженными – оксид свинца. Если подключить к двум пластинам лампочку, цепь замкнется и возникнет электрический ток (движение электронов), а внутри элемента возникнет химическая реакция. В частности, происходит коррозия пластин батареи, свинец покрывается сульфатом свинца. Таким образом, в процессе разряда аккумулятора на всех пластинах будет образовываться налет из сульфата свинца. Когда аккумулятор полностью разряжен, его пластины покрыты одинаковым металлом – сульфатом свинца и имеют практически одинаковый заряд относительно жидкости, соответственно, напряжение батареи будет очень низким.

Если к батарее подключить зарядное устройство к соответствующим клеммам и включить его, ток будет протекать в кислоте в обратном направлении. Ток будет вызывать химическую реакцию, молекулы кислоты – расщепляться и за счет этой реакции будет происходить удаление сульфата свинца с положительных и отрицательных пластилин батареи. В финальной стадии зарядного процесса пластины будут иметь первозданный вид: свинец и оксид свинца, что позволит им снова получить разный заряд, т. е. батарея будет полностью заряжена.

Однако на практике все выглядит немного иначе и пластины электродов очищаются не полностью, поэтому аккумуляторы имеют определенный ресурс, по достижении которого емкость снижается до 80-70% от изначальной.

строение свинцово-кислотной батареи VRLA

Рисунок №3. Электрохимическая схема свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA).

Типы свинцово-кислотных батарей

  • Lead–Acid, обслуживаемые – 6, 12В батареи. Классические стартерные аккумуляторы для двигателей внутреннего сгорания и не только. Нуждаются в регулярном обслуживании и вентиляции. Подвержены высокому саморазряду.

  • Valve Regulated Lead–Acid (VRLA), необслуживаемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Недорогие аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые можно использовать в жилых помещениях, не требуют дополнительной вентиляции и обслуживания. Рекомендованы для использования в буферном режиме.

  • Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead–Acid (AGM VRLA), необслуживаемые – 4, 6 и 12В батареи. Современные аккумуляторы свинцово-кислотного типа с абсорбированным электролитом (не жидкий) и стекловолоконными разделительными сепараторами, которые значительно лучше сохраняют свинцовые пластины, не давая им разрушаться. Такое решение позволило значительно снизить время заряда AGM батарей, поскольку зарядный ток может достигать 20-25, реже 30% от номинальной емкости.

    Аккумуляторы AGM VRLA имеют множество модификаций с оптимизированными характеристиками для циклического и буферного режимов работы: Deep – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – для удобного расположения в телекоммуникационных стойках, Standard – общего назначения, High Rate – обеспечивают лучшую разрядную характеристику до 30% и подходят для мощных источников бесперебойного питания, Modular – позволяют создавать мощные батарейные кабинеты и т. д.

    Standard Range AGM VRLA батареи EverExceed

    Рисунок №4. AGM VRLA аккумуляторы EverExceed.

  • GEL Valve Regulated Lead–Acid (GEL VRLA), необслуживаниемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Одна из последних модификаций свинцово-кислотного типа аккумуляторов. Технология основана на применение гелеобразного электролита, который обеспечивает максимальный контакт с отрицательными и положительными пластинами элементов и сохраняет однообразную консистенцию по всему объему. Данный тип аккумуляторов требует «правильного» зарядного устройства, которое обеспечит требуемый уровень тока и напряжения, лишь в этом случае можно получить все преимущества по сравнению с AGM VRLA типом.

    Химические источники питания GEL VRLA, как и AGM, имеют множество подвидов, которые наилучшим образом подходят для определенных режимов работы. Самыми распространенными являются серии Solar – используются для систем солнечной энергии, Marine – для морского и речного транспорта, Deep Cycle – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – собраны в специальных корпусах для телекоммуникационных систем, GOLF – для гольф-каров, а также для поломоечных машин, Micro – небольшие аккумуляторы для частого использования в мобильных приложениях, Modular – специальное решение по созданию мощных аккумуляторных банков для накопления энергии и т. д.

    SOLAR GEL GANGE VRLA аккумуляторы EverExceed

    Рисунок №5. GEL VRLA аккумулятор EverExceed.

     

     

     

  • OPzV, необслуживаемые – 2В батареи. Специальные свинцово-кислотные элементы типа OPZV произведены с применением трубчатых пластин анода и сернокислотным гелеобразным электролитом. Анод и катод элементов содержат дополнительный металл – кальций, благодаря которому повышается стойкость электродов к коррозии и увеличивается срок службы. Отрицательные пластины – намазные, эта технология обеспечивает лучший контакт с электролитом.

    Аккумуляторы OPzV устойчивы к глубоким разрядам и обладают длительным сроком службы до 22 лет. Как правило, для изготовления подобных элементов питания применяются только лучшие материалы, чтобы обеспечить высокую эффективность работы в циклическом режиме.

    Применение OPzV аккумуляторов востребовано в телекоммуникационных установках, системах аварийного освещения, источниках бесперебойного питания, системах навигации, бытовых и промышленных системах накопления энергии и солнечной электрогенерации.

    Схема аккумулятора OPzV аккумулятор EverExceed
    Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

  • OPzS, малообслуживаемые – 2, 6, 12В батареи. Стационарные заливные свинцово-кислотные аккумуляторы OPzS производятся с трубчатыми пластинами анода с добавлением сурьмы. Катод также содержит небольшое количество сурьмы и представляет собой намазной решетчатый тип. Анод и катод разделены микропористыми сепараторами, которые предотвращают короткое замыкание. Корпус аккумуляторов выполнен из специального ударопрочного, устойчивого к химическому воздействию и огню прозрачного пластика, а вентилируемые клапаны относятся к пожаробезопасному типу и обеспечивают защиту от возможного попадания пламени и искр.

    Прозрачные стенки позволяют удобно контролировать уровень электролита при помощи отметок минимального и максимального значения. Специальная структура клапанов дает возможность без их снятия доливать дистиллированную воду и промерять плотность электролита. В зависимости от нагрузки, долив воды осуществляется раз в один – два года.

    Аккумуляторные батареи типа OPzS обладают самыми высокими характеристиками среди всех других видов свинцово-кислотных батарей. Срок службы может достигать 20 – 25 лет и обеспечивать ресурс до 1800 циклов глубокого 80% разряда.

    Применение подобных батарей необходимо в системах с требованиями среднего и глубокого разряда, в т.ч. где наблюдаются пусковые токи средней величины.

    структура OPzS батарей голландского производства Victron Energy

    Рисунок №7. OPzS аккумулятор Victron Energy.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Анализируя приведенные в таблице №2 данные, можно прийти к выводу, что свинцово-кислотные аккумуляторы обладают широким выбором моделей, которые подходят для различных режимов работы и условий эксплуатации.

Тип

LA

VRLA

AGM VRLA

GEL VRLA

OPzV

OPzS

Емкость, Ампер/час

10 – 300

1 – 300

1 – 3000

1 – 3000

50 – 3500

50 – 3500

Напряжение, Вольт

6, 12

4, 6, 12

2, 4, 6, 12

2, 6, 12

2

2

Оптимальная глубина разряда, %

 

30

<40

<50

<60

<60

Допустимая глубина разряда, %

 

<75

<80

<90

<90

<100

Циклический ресурс, D.O.D.=50%

 

<250-300

<1000

<1400

<3200

<3300

Оптимальная температура, °С

0 … +45

+15 … +25

+10 … +25

+10 … +25

0 … +30

0 … +30

Диапазон рабочих температур, °С

–50 … +70

–35 … +60

–40 … +70

–40 … +70

–40 … +70

–40 … +70

Срок службы, лет при +20°С

<7

<7

5 – 15

8 – 15

15 – 20

17 – 25

Саморазряд, %

3 – 5

2 – 3

1 – 2

1 – 2

1 – 2

1 – 2

Макс. ток заряда, % от емкости

10 – 20

20 – 25

20 – 30

15 – 20

15 – 20

10 – 15

Минимальное время заряда, ч

8 – 12

6 – 10

6 – 10

8 – 12

10 – 14

10 – 15

Требования к обслуживанию

3 – 6 мес.

нет

нет

нет

нет

1 – 2 года

Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.

70 – 150

200 – 250

250 – 380

350 – 500

1000 – 1400

1500 – 3500

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных батарей.

Для анализа использовались усредненные данные более чем 10-ти производителей батарей, продукция которых представлена на рынке Украины в течение длительного времени и успешно применяется во многих областях (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight, Troian и другие).

Литий-ионные (литиевые) аккумуляторные батареи

История прохождения происхождения уходит в 1912 год, когда Гилберт Ньютон Льюис работал над вычислением активностей ионов сильных электролитов и проводил исследования электродных потенциалов целого ряда элементов, включая литий. С 1973 года работы были возобновлены и в результате появились первые элементы питания на основе лития, которые обеспечивали только один цикл разряда. Попытки создать литиевый аккумулятор затруднялись активностью свойств лития, которые при неправильных режимах разряда или заряда вызывали бурную реакцию с выделением высокой температуры и даже пламени. Компания Sony выпустила первые мобильные телефоны с подобными аккумуляторами, но была вынуждена отозвать продукцию обратно после нескольких неприятных инцидентов. Разработки не прекращались и в 1992 году появились первые «безопасные» аккумуляторы на основе ионов лития.

Аккумуляторы литий-ионного типа обладают высокой плотностью энергии и благодаря этому при компактном размере и легком весе обеспечивают в 2-4 раза большую емкость по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Несомненно, большим достоинством литий-ионных батарей является высокая скорость полной 100% перезарядки в течение 1-2 часов.

Li-ion батареи получили широкое применение в современной электронной технике, автомобилестроении, системах накопления энергии, солнечной генерации электроэнергии. Крайне востребованы в высокотехнологичных устройствах мультимедиа и связи: телефонах, планшетных компьютерах, ноутбуках, радиостанциях и т. д. Современный мир сложно представить без источников питания литий-ионного типа.

Принцип действия литиевых (литий-ионных) батарей

Принцип работы заключается в использовании ионов лития, которые связаны молекулами дополнительных металлов. Обычно, в дополнение к литию применяются литийкобальтоксид и графит. При разряде литий-ионного аккумулятора происходит переход ионов от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду) и наоборот при заряде. Схема аккумулятора предполагает наличие разделительного сепаратора между двумя частями элемента, это необходимо для предотвращения самопроизвольного перемещения ионов лития. Когда цепь аккумулятора замкнута и происходит процесс заряда или разряда, ионы преодолевают разделительный сепаратор стремясь к противоположно заряженному электроду.

Victron Energy LiFePO4, LFP

Рисунок №8. Электрохимическая схема литий-ионного аккумулятора.

Благодаря своей высокой эффективности, литий-ионные аккумуляторы получили бурное развитие и множество подвидов, например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4). Ниже приведена графическая схема работы этого подтипа.

Victron Energy LiFePO4, LFP

Рисунок №9. Электрохимическая схема процесса разряда и разряда LiFePO4 батареи.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Современные литий-ионные аккумуляторы имеют множество подтипов, основная разница которых заключается в составе катода (отрицательно заряженного электрода). Также может изменяться состав анода для полной замены графита или использования графита с добавлением других материалов.

Различные виды литий-ионных аккумуляторов обозначаются по их химическому разложению. Для рядового пользователя это может быть несколько сложно, поэтому каждый тип будет описан максимально подробно, включая его полное название, химическое определение, аббревиатуру и краткое обозначение. Для удобства описания будет использоваться сокращенное название.

  • Литий кобальт оксид (LiCoO2) – Обладает высокой удельной энергией, что делает литий-кобальтовый аккумулятор востребованным в компактных высокотехнологичных устройствах. Катод батареи состоит из оксида кобальта, тогда как анод – из графита. Катод имеет слоистую структуру и во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду. Недостатком этого типа является относительно короткий срок службы, невысокая термическая стабильность и лимитированная мощность элемента.

    Литий-кобальтовые батареи не могут разряжаться и заряжаться током, превосходящим номинальную емкость, поэтому аккумулятор с емкостью 2,4Ач может работать с током 2,4А. Если для заряда будет применяться большая сила тока, то это вызовет перегрев. Оптимальный зарядный ток составляет 0,8C, в данном случае 1,92А. Каждый литий-кобальтовый аккумулятор комплектуется схемой защиты, которая ограничивает заряд и скорость разряда и лимитирует ток на уровне 1C.

    На графике (Рис. 10) отражены основные свойства литий-кобальтовых аккумуляторов с точки зрения удельной энергии или мощности, удельная мощность или способность обеспечивать высокий ток, безопасности или шансы воспламенения при высокой нагрузке, рабочая температура окружающей среды, срок службы и циклический ресурс, стоимость.

    Данные свойств LiCoO2 аккумуляторов предоставлены компанией BCG

    Рисунок №10. Диаграмма основных свойств LiCoO2 аккумуляторов.

     

  • Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

    Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

    Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов. 

  • Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

    Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

    Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов.

    Гибкость конструкции позволяет инженерам оптимизировать свойства батареи и достичь длительного срока службы, высокой емкости (удельная энергия), возможности обеспечивать максимальный ток (удельная мощность). Например, с длительным сроком эксплуатации типоразмер элемента 18650 имеет емкость 1,1Ач, тогда как элементы, оптимизированные на повышенную емкость, – 1,5Ач, но при этом они имеют меньший срок службы.

    На графике (Рис. 12) отраженны не самые впечатляющие характеристики литий-марганцевых аккумуляторов, однако современные разработки позволили существенно повысить эксплуатационных характеристики и сделать этот тип конкурентным и широко применяемым.

    Данные свойств LiMn2O4 аккумуляторов предоставлены компанией BCG

    Рисунок №11. Диаграмма основных свойств LiMn2O4 аккумуляторов.

    Современные аккумуляторы литий-марганцевого типа могут производиться с добавлениям

Срок службы аккумуляторных батарей свинцово-кислотных AGM и гелевых GEL для ИБП

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 01.07.2015 15:34
Автор: Abramova Olesya

Как продлить срок службы свинцово-кислотного аккумулятораСуществует множество производителей, которые осуществляют выпуск аккумуляторов разных типов. Самыми распространенными и востребованными являются свинцово-кислотные аккумуляторы. В зависимости от поставленной задачи, рекомендуется применять один из следующих видов:

  • обслуживаемые – предназначены для кратковременных разрядов с выделение высокого разрядного тока. Применяются в автомобилях для запуска двигателя. Срок службы: 2 – 5 лет.

  • необслуживаемые VRLA – свинцово-кислотные аккумуляторы, которые предназначены для буферного использования, когда требуется время от времени осуществить резервное питание. Срок службы: 3 – 7 лет.

  • необслуживаемые VRLA AGM – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые оптимизированы для циклического и буферного режима работы. Срок службы: 5 – 15 лет.

  • необслуживаемые VRLA GEL – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе на основе гелеобразного электролита. Предназначены для глубоких циклических разрядов и буферного режима. Срок службы: 10 – 15 лет.

  • необслуживаемые OPzV – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе с усовершенствованной структурой электродов и гелеобразным электролитом. Предназначены для тяжелого режима работы (глубокие циклические разряды). Могут работать с высокими пусковыми токами. Срок службы: 15 – 20 лет.

  • малообслуживаемые OPzS – свинцово-кислотные аккумуляторы, оптимизированные для тяжелых циклических режимов. Срок службы аккумуляторов OpzS – до 25 лет.

Технические характеристики батарей – важная составляющая правильного выбора, но также нужно иметь точное представление о том, как именно будет эксплуатироваться аккумулятор. Ведь если режим будет циклический, а аккумулятор предназначен для буферного применения, срок службы может быть минимален, т.к. заявленное эксплуатационное время предусматривает работу в другом режиме.

Виды свинцово-кислотных аккумуляторов VRLA, AGM, GEL, OPzV, OPzS

Рисунок 1. Слева направо: обслуживаемые, VRLA, AGM, GEL, OPzV, OPzS.

Характеристики влияющие на срок эксплуатации

Параметр \ Тип Авто VRLA AGM GEL OPzV OPzS
Срок службы, лет 2 – 5 3 – 7 5 – 15 10 – 15 >20 >25
Циклический ресурс при D.O.D. 80% 100 – 200 250 – 600 500 – 1000 800 – 1200 1200 – 1500
Макс. глубина разряда, % 50 80 80 90 100 100
Оптим. глубина разряда, % 75 50 50 50 40 40
Температура окруж. среды. °С -50 … +70 -35 … +60 -40 … +70 -40 … +70 -40 … +70 -40 … +70

Таблица 1. Характеристики, влияющие не продолжительность службы АКБ.

В таблице №1 приведены данные, влияющие на срок эксплуатации аккумулятора. Теоретически, при покупке AGM аккумулятора с заявленным сроком эксплуатации 10 лет, можно ожидать такого результата, однако на практике все иначе. Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора напрямую зависит от режима эксплуатации, температуры, при которой он работает и заряжается, количества разрядов и их глубины, а также от силы тока, которым он заряжается. Чтобы понять, как точно рассчитать показатель ожидаемого срока службы, смоделируем ситуацию выбора батареи.

Определение срока службы

Исходные данные:

  • Мощность нагрузки – 150 Вт;

  • Срок резервного питания – 5 часов;

  • Напряжение аккумулятора – 12В;

  • КПД инвертора – 0,82.

  • Аккумулятор обеспечивает срок эксплуатации – 10 лет или 500 циклов.

Произведем расчет по упрощенной формуле:

t = Uакб. * C * K * H * Kг. * Kс / P

  • t – время работы – 5ч.;

  • Uакб. – напряжение аккумулятора – 12В;

  • C – емкость аккумулятора, Ач;

  • K – кол-во аккумуляторов в системе – 1 шт;

  • H – КПД инвертора (ИБП) – 0,82;

  • Kг. – коэффициент глубины разряда – 80%;

  • P – мощность нагрузки – 150Вт.

Найдем емкость требуемую аккумулятора по формуле:

C = P / Uакб. * t / K / H / Kг.

Подставим значения:

150 / 12 x 5 / 1 / 0,82 / 0,8 = 95,3

Емкость аккумулятора, С = 95,3 Ач.

Правильный подбор батареи обеспечивает уверенность, что разряд АКБ не будет больше, чем на 80%. Основываясь на этом утверждении, можно рассчитать частоту разрядов:

10 лет х 365 дней / 500 циклов = 7,3

Срок службы: 10 лет при частоте 80% разрядов не чаще, чем раз в 7,3 дня.

Ресурс батареи позволяет производить один разряд до 80% каждые 7,3 дня. При условии поддержания температуры окружающей среды в пределах 18 – 25°С, можно рассчитывать на срок службы 10 лет, если циклический ресурс не будет исчерпан ранее.

Эксплуатация аккумулятора в циклическом режиме

Когда предполагаются частые разряды аккумулятора, недостаточно подобрать подходящий тип. Для максимально долгой службы нужно рассчитывать запас емкости. Для свинцово-кислотных батарей типов AGM и GEL, которые будут работать в циклическом режиме, необходим запас 40 – 50%. Другими словами, рассчитывая емкость, коэффициент глубины разряда должен быть от 0,6 до 0,4. Чем меньше глубина разряда, тем большее количество циклов способен обеспечить аккумулятор и, соответственно, гораздо дольше отслужить.

Ресурс современных моделей GEL VRLA аккумуляторов при 50% разряде составит от 1700 до 2300 циклов. Этого будет достаточно на более, чем 6 лет при ежедневном использовании. В случаях с AGM VRLA батареями показатели составят от 900 до 1200 циклов.

зависимость количества циклов (ресурса) батареи от глубины разрядов

Рисунок 2. График зависимости количества циклов от глубины разряда.

Эксплуатация аккумулятора в буферном режиме

В ситуациях, когда емкость аккумулятора будет использоваться редко, нужно придерживаться правил эксплуатации и не допускать глубоких разрядов, т.к. один разряд до 9 Вольт (100% емкости) моментально сократит срок службы в два раза.

падение емкости аккумулятора при буферном типе эксплуатации

Рисунок 3. График снижения емкости при буферном использовании батареи.

Рекомендации

Получить максимальный срок службы свинцово-кислотной батареи возможно соблюдая несколько основных правил:

  • Не допускайте глубокий разряд – даже самый качественный аккумулятор можно полностью вывести из строя, если разрядить его 2 – 3 раза до остаточного напряжения .

  • Всегда заряженная батарея – следите за тем, чтобы аккумулятор всегда оставался полностью заряженным, это очень важно для свинцово-кислотного типа.

  • Ток заряда – не более 25%, некоторые серии допускают ток заряда на уровне 30% от емкости аккумулятора. Помните, что свинцово-кислотные аккумуляторы это не тот тип, который будет заряжаться за 2 часа, нормальное время заряда – от 6 до 12 часов.

  • Температура эксплуатации – 18 – 25°С, можно меньше, но произойдет потеря емкости, если температура будет выше, чем 30°С – срок службы заметно сократится.

Как увеличить срок службы?

Жизнь свинцово-кислотной аккумуляторной батареи можно разделить на три этапа: формирование, пик и спад. На этапе формирования пластины, окруженные жидким электролитом, находятся в губчатом состоянии. “Тренировочная зарядка” приводит к процессу поглощения этими пластинами электролита, чем-то этот процесс похож на впитывание кухонной губкой воды. По мере формирования электродов емкость аккумулятора постепенно увеличивается.

Как продлить срок службы свинцово-кислотного аккумулятора

Рисунок 4: Жизненный цикл свинцово-кислотного аккумулятора делится на три этапа: формирование, пик и спад.

Этап формирования является крайне важным для аккумуляторов глубокого цикла. Требуется 20-50 полных циклов для достижения пиковой емкости и это происходит уже в процессе эксплуатации, а не подготовки. Но производители советует на этом этапе не подвергать аккумулятор сильным разрядным нагрузкам. Стартерные же аккумуляторы менее критичны в этом плане и могут сразу полноценно использоваться. Значение пускового тока нового стартерного аккумулятора уже соответствует номинальному, но по мере формирования оно даже немного возрастает. (Смотрите BU-701: Нюансы использования обслуживающего заряда для аккумуляторных батарей).

Аккумуляторы глубокого цикла могут обеспечить порядка 100-200 циклов до начала постепенного снижения емкости. Когда емкость такого аккумулятора упадет до 70-80%, его необходимо заменить. В некоторых случаях бывает допустимо использование экземпляров с меньшим уровнем емкости, но никогда не доводите этот показатель до 50%, так как после достижения такого уровня дальнейшее поведение аккумулятора непрогнозируемое.

Чтобы держать свинцово-кислотный аккумулятор в хорошем состоянии, к нему необходимо применять полную зарядку насыщения продолжительностью 14-16 часов. Если же нет возможности обеспечить такую зарядку на регулярной основе, проводите ее хотя бы раз в несколько недель. По возможности, обеспечьте умеренную температуру эксплуатации и избегайте глубоких разрядов; заряжайте аккумулятор так часто, как только сможете. (Смотрите BU-403: Зарядка аккумуляторов свинцово-кислотной электрохимической системы).

Основной причиной относительно короткого срока службы свинцово-кислотного аккумулятора является истощение активного вещества. Согласно исследованиям 2010 BCI Failure Mode Study, за последние 5 лет процент выхода из строя аккумуляторов из-за износа электродных решеток и/или пластин возрос с 30 до 39%. Хотя причины такого возросшего износа в докладе и не указаны, можно предположить, что это связано со все более высокими требованиями к стартерному аккумулятору в современных автомобилях. Подобные исследования проводятся каждые пять лет, анализируя причины выхода из строя аккумуляторов.

В принципе, истощение активного вещества – это довольно понятный и прогнозируемый процесс, но свинцово-кислотные аккумуляторы подвержены и другим негативным воздействиям, которые могут вывести их из строя задолго до естественной деградации электродных решеток и пластин. К этим воздействиям относятся: коррозия, оползание активного вещества, внутреннее короткое замыкание, сульфатация, высыхание, кислотная стратификация и поверхностный заряд. Далее мы рассмотрим эти явления и то, как им можно противостоять корректной эксплуатацией.

что такое, как заряжать, отличия от AGM и GEL

Рано или поздно большинство автолюбителей сталкиваются с проблемой покупки новой АКБ. На этом этапе у них возникает куча вопросов. Это связано с бурным развитием технология в наше время. На авторынках можно встретить WET аккумуляторы, что это такое рассмотрим ниже.

WET аккумуляторы. Конструкция, отличия, зарядка

WET аккумуляторы. Кратко о технологии

Что это такое аккумуляторные батареи WET? Если анализировать вопрос о технологии, реализуемой в данных источниках питания, можно сказать, что индустрией выпускаются два типа WET АКБ – это закрытые и открытые аккумуляторные батареи. В конструкции этих устройств разница выражена в наличии или отсутствии пробок, которые задерживают пары серной кислоты в корпусе. В аккумуляторах первого типа крышки отсутствуют. В качестве электролита используется жидкость на основе разбавленной серной кислоты, а для покрытия пластин применяют материалы с содержанием кальция и серебра или сурьмы.

В настоящее время промышленностью выпускают батареи закрытого типа (необслуживаемые), уже залитые раствором серной кислоты. В течение всего периода эксплуатации добавление дистиллированной воды не требуется. Батареи типа WET наиболее распространены в качестве автомобильных аккумуляторов.

Чем отличается WET от AGM, GEL аккумуляторов?

AGM относятся к необслуживаемым, герметичным батареям, где электролит запечатан в стекловолокно, пролить его нельзя. AGM технология применяется в производстве источников питания типа клапанно-регулируемых свинцово-кислотных (VRLA). В изготовлении положительных пластин используют сплав PbCaSn, а отрицательных – PbCa. Основное отличие АКБ AGM от обычных батарей, использующих свободную кислоту, это реализация технологии замещения газов. Работа этих источников электрической энергии базируется на принципе цикла «обмена кислорода». В приборах типа VRLA AGM кислота остаётся внутри корпуса за счёт применения специальной микропористой перегородки. В ее основе — стеклянное микроволокно, при изготовлении пропитанное определённым количеством электролита . За счёт преобразований водорода и кислорода реализуется замкнутый цикл, который при нормальных условиях работы аккумулятора оставляет газы внутри батареи. Соответственно расход воды жидкости отсутствует. Накопители электрической энергии VRLA, изготовленные по технологии AGM, характеризуются повышенной стойкостью к высокой температуре, к проведению многих циклов разрядки и зарядки, к воздействию вибраций и механическим ударам. Они не требуют обслуживания, а также обладают более высокой пусковой мощностью по сравнению с обычными АКБ со свободной кислотой. В последнее время они получили широкое применение на гибридных автомобилях. WET аккумуляторы. Конструкция, отличия, зарядка

Конструкция WET-аккумулятора

В конструкции GEL-аккумуляторов используют электролит, находящийся между пластинами в виде специального геля, пролить его нельзя. Эти батареи также относятся к необслуживаемым.. Конструкция данных устройств не предусматривает пробок для добавления электролита или воды. Главное отличие между источниками питания AGM и GEL состоит в том, что в последних АКБ электролит находится в виде силикагеля, в котором расположены пластины, а в AGM он полностью впитан микроволокном специальной перегородки. В последнее время аккумуляторы GEL все чаще находят применение в качестве промышленных источников питания. Ведь в данной области они должны обладать повышенной стойкостью к циклам разрядки и зарядки, и при этом иметь максимально возможный срок службы.

Особенности зарядки WET батарей?

Перед постановкой на зарядку WET аккумуляторов необходимо провести очистку его от пыли и грязи, стереть с поверхности батареи остатки кислоты, например, с использованием раствора соды (1 ложка на стакан воды). При подключении АКБ обязательно нужно соблюдать полярность. Положительные выводы АКБ обозначены символом «+» (плюс), а отрицательные знаком «—» (минус). У зарядного устройства обозначение полярности наносится на клеммы. При подключении на зарядку контакты прибора и АКБ с одинаковым обозначением соединяются между собой.

Чтобы избежать возникновения искры при подключении проводов, нужно соединить плюсовую клемму, потом минусовую, и только после этого подать питание на зарядное устройство.

Пробки, которые используют для дистиллированной воды или электролита при их наличии необходимо выкрутить, чтобы предотвратить повышение давления внутри АКБ. Заряд проводится в хорошо вентилируемом помещении (кратность воздухообмена не менее 3). В итоге можно сказать следующее:
  • в настоящее время основная масса автомобилей использует WET АКБ несмотря на различные типы источников питания;
  • наиболее выгодно приобретать не обслуживаемые приборы;
  • при проведении зарядки необходимо соблюдать технику безопасности;
  • своевременная восстановление заряда, обслуживание позволяет продлить жизнь вашего аккумулятора.

Видео со сравнением конструкции аккумуляторов WET с другими видами батарей https://youtu.be/0oVG4iVnUiE

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*