Технология Gel в аккумуляторных батареях — что это

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

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

Распил CSB GP 12120

Свинцовые пластины с абсорбированным стекловатой электролитом

Сам AGM – обильно пропитан электролитом

Gel технология

Конструктив гелевого аккумулятора аналогичен AGM, но электролит абсорбирован не стекловолокном, а загущен при помощи силикагеля (SiO2). Гель удерживает в своей структуре электролит, поддерживая целостность свинцовых пластин. Движение молекул электролита происходит через микропоры гелевой структуры.

Теперь давайте сравним характеристики и стоимость аналогичных аккумуляторов, сделанных по разной технологии. На основании дата-листов (ТТХ) и опроса инженера произведем сопоставления характеристик на примере аккумуляторов Delta и Challenger.

1) Заряд

Классическим для свинцово-кислотных АКБ считается ток заряда 0,1С или 10% от ёмкости аккумулятора, но максимальный допустимый ток заряда у AGM и гелевых аккумуляторов различный:

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

Заряд максимальным током несколько сокращает срок жизни аккумулятора (на 5-7%), но может быть очень кстати в случаях, когда зарядить батарею требуется быстро. Например, при работе в гибридных системах с генератором. Таким образом, минимально возможное время заряда (с учетом КПД) для полностью севшего AGM аккумулятора составит около 6 часов, а у GEL – 8 часов.

2) Кол-во циклов

Давайте сравним количество циклов для АКБ различного типа по двум различным сериям

Delta HR 12-100 (AGM): 100 % DOD – 275 циклов, 50% – 575 циклов, 30% – 1325 циклов

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

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

Delta GX 12-200 (GEL): 100% – 325 циклов, 50% – 700 циклов, 30% – 1850 циклов

Итак, разница в цикличности между сериями HR (AGM) и GX (GEL) при DOD 50% – 21,7% в пользу последнего; между DTM и GX: 27,2% в пользу последнего.

Для объективности представим график и данные по АКБ Challenger серия A (AGM) и G (GEL) при разряде до 80%


Challenger A12-200 – 80% DOD – 525циклов
Challenger G12-200 – 80% DOD – 645циклов
Разница в 19%.

Читайте также:  Выбор электродвигателя для промышленных применений - Control Engineering Russia

3) Текущая розничная цена и стоимость цикла

Из-за нестабильного курса пришлось указать в ненавистных долларах. В соотношении с количеством циклов при разряде 50%:

  • Delta HR 12-100 – $223/575=0,406
  • Delta GX 12-100 – $240/700=0,343
  • Delta DTM 12200 L – $390/550=0,709
  • Delta GX 12-200 – $467/700=0,667

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!

Аккумуляторные батареи высоких технологий (Технологии GEL и AGM)

Гелевые герметизированные батареи (GEL).

Технология производства гелевых батарей получила название GEL . В них вместо жидкого электролита используется гелеобразный электролит. В качестве загустителя электролита применяют силикагель (двуокись кремния SiO2), аллюмогель и другие вещества. При смачивании серной кислотой эти вещества образуют тиксотропный гель.

Гелевые аккумуляторы имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. АКБ с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки на коротких режимах. Однако в гелеобразразном электролите газы успевают возвращаться в электролит и, таким образом, решается задача необслуживаемости.
Для подзаряда GEL батарей необходимо использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не более ±1 %.
Так как в случае превышения величины зарядного напряжения, рекомендованной производителем, на 0,05В, механизм рекомбинации не успевает работать, увеличивается температура внутри аккумулятора, скорость газовыделения увеличивается, что ведет к нарушению контакта активной массы электродов с электролитом, потере воды, высыханию аккумулятора, в результате чего батарея утрачивает работоспособность.

Читайте также:  Замена двигателя – оформление в ГИБДД в 2020 году Защита прав автовладельцев в 2020 году

Гелевые аккумуляторные батареи также критичны к температуре окружающей среды и разряду батареи большими, чем возможно, токами.

В нормальных условиях эксплуатации гелевые батареи в течение всего срока службы не нуждаются в обслуживании, их нельзя вскрывать. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.

Аккумуляторные батареи с абсорбированным электролитом (AGM).

AGM — Absorbent in Glass Mat. Это технология, при которой жидкий электролит абсорбирован в пористых сепараторах из стекловолокна, размещенных между электродами.

Процесс рекомбинации газов обеспечивают специальные сепараторы AGM (Absorbent Glass Mat). Материалом для изготовления AGM служат стекломаты из ультратонких волокон в комбинации с бумажными волокнами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, которая, как губка, впитывает и удерживает в себе электролит благодаря действию капиллярных сил. При этом он обеспечивает доступ электролита к электродам. Пористость такого материала составляет более 90%, что позволяет молекулам газа беспрепятственно перемещаться между пластинами. Количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции выделяющихся газов.

Сепаратор AGM, обёртывающий пластины или выполненный в виде конверта, обладает повышенной упругостью и эластичностью. Поэтому при сборке блока электродов сепараторы и пластины тесно прижаты друг к другу, что обеспечивает удержание активной массы в ячейках токоотводов и исключает риск короткого замыкания вследствие разбухания электродов и скопления осадка на дне ячеек и обеспечивает в то же время взаимодействие активного материала с электролитом. Пористая структура сепаратора оказывает минимальное сопротивление потоку электролита при заполнении.

Повышенная плотность сборки блока, увеличение площади активной поверхности пластин и удержание активной массы на пластинах обеспечивают пониженное внутреннее сопротивление батарей герметизированного типа и определяют основные преимущества AGM батарей:

Устойчивость к глубоким разрядам;

Высокая скорость заряда;

Допуск заряда в быстром режиме;

Долговечность за счет лучшего удержания активной массы на пластинах;

Способность отдавать электрический ток большой силы за короткий промежуток времени ;

Практически полная герметичность позволяет размещать аккумуляторы AGM-типа в любом положении и повышает безопасность эксплуатации транспортных средств;

Повышают емкость AGM батарей по сравнению с гелевыми батареями такого же объема и массы. В батареях AGM еще больше снижено газообразование по сравнению с гелевыми, и меньшее влияние на их работу оказывает температура окружающей среды.

Положительные и отрицательные электроды герметизированных батарей изготавливаются из сплавов свинца с кальцием и оловом, что позволяет уменьшить разбухание и коррозию решеток. Активный материал изготавливается из особо чистого свинца (99.9999%) для устранения негативного влияния загрязнений, которые могут явиться причиной коррозии электродов и повышенного саморазряда батареи. AGM и GEL аккумуляторные батареи обладают низким саморазрядом в нормальных условиях- менее 0,1%, после 4-х месяцев хранения остаточная емкость их составляет не менее 75%.

Как и для гелевых аккумуляторных батарей, для AGM требуются зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не более ±1 %. Максимальная величина зарядного напряжения для GEL и AGM автомобильных аккумуляторных батарей указывается производителем (ориентировочно для гелеобразных 14,35В, а для адсорбированных 14,4 — 15В).

GEL и AGM аккумуляторные батареи не нуждаются в обслуживании во время всего срока эксплуатации, за исключением правильного выбора зарядного устройства и контроля за состоянием и работой генератора.

Технология производства батарей с адсорбированным жидким электролитом немного дешевле, чем с гелеобразным электролитом. Но батареи AGM еще больше чувствительны к соблюдению режимов заряда и эксплуатации, так как в них еще больше снижено количество электролита.

Таким образом, только весьма жесткие ограничения величины зарядного напряжения и гораздо более высокая стоимость герметизированных автомобильных аккумуляторных батарей, в сравнении с необслуживаемыми батареями традиционного типа, определенные трудности для их широкого использования на автомобилях.

Читайте также:  Ошибка р2188 нива шевроле

Конструкция герметизированных батарей различных фирм, их выпускающих, может иметь свои особенности, например, особую конструкцию сепараторов или решеток или применение специфических добавок при изготовлении пластин. Часто при обозначении типа аккумуляторной батареи указывают ее маркировку, которая определяется конструкцией положительных пластин. Большинство типов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, в том числе и герметизированных, имеют элементы призматической формы. Хотя некоторые типы батарей VRLA производятся на основе цилиндрических элементов, которые обладают еще лучшими характеристиками. Они обеспечивают более высокую стабильность работы элементов, больший ток разряда, большую емкость в малом объеме, лучшую температурную стабильность по сравнению с батареями, собранными из призматических элементов.

Клапанно-регулируемые свинцово-кислотные (VRLA) — Valve Regulated Lead Acid.

VRLA — Valve Regulated Lead Acid . Свое название они получили потому, что батарея находится в герметичном корпусе, оснащенном регулирующим клапаном для выпуска избыточного газа, по преимуществу водорода, чтобы давление внутри аккумулятора не превышало величины, которая является допустимой по условиям работоспособности и прочности корпусных деталей аккумулятора. В случае неправильной или излишней подзарядки предохранительный клапан реагирует на повышение внутреннего давления и выпускает излишки газа, открываясь и закрываясь автоматически.

Основной задачей при создании необслуживаемой аккумуляторной батареи является снижение уровня выделения газов на конечной стадии заряда. Это достигается уменьшением емкости положительных электродов и сокращением объема электролита в АКБ. Однако, полностью подавить процесс выделения газов на завершающей стадии заряда невозможно, поэтому батареи оснащаются различными системами рекомбинации газов, суть которых состоит в том, что образующиеся газы водород и кислород не успевают покинуть аккумулятор до того, как они снова превратятся в воду.

Поэтому правильно свинцовые аккумуляторные батареи со связанным электролитом называть герметизированными, но не герметичными, как, например, никель-кадмиевые герметичные аккумуляторы. Чрезвычайно малое газовыделение при зарядке делает VRLA аккумуляторы изначально более безопасными, нежели батареи с жидким электролитом традиционного типа.

Однако, искусственное ограничение емкости положительных электродов и объема электролита ведут к тому, что емкость герметизированных свинцовых аккумуляторов с иммобилизованным электролитом обычно на 15-20 % меньше, чем батарей со свободным электролитом такого же объема и массы.

Для производства герметизированных батарей разработаны способы связывания жидкого электролита:

создание загущенного (гелеобразного) электролита;

адсорбция жидкого электролита в сепараторах с высокой объемной пористостью.

Технология gel

ОСНОВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ:

Более мягкие:

  • Технология FLYTEFOAM Propel в носке и непосредственно под пяткой обеспечивает большую пружинистость.
  • Усиленные вставки из пеноматериала в задней части подошвы и технология GEL служат для улучшения поперечной деформации, повышения защиты от ударной нагрузки и более плавного перехода с пятки на носок.
  • Амортизационная гелевая вставка в пятке, сделанная по технологии GEL, вдохновлена знаменитым прошлым бренда ASICS и предназначена для более мягкого приземления на пятку.

Более комфортные:

  • Контур новой стельки обеспечивает повышенный уровень комфорта.

Примечание:

  • Посадка модели GEL-KAYANO 25 сохранена в кроссовках GEL-KAYANO 26 . Новая модель отличается наличием большего пространства для большого пальца стопы.

ТЕХНОЛОГИИ

Верх:

  1. Верх выполнен со специально разработанной жаккардовой сеткой — плотность сетки подобрана так, чтобы обеспечивать дополнительную поддержку в отдельных местах, а в других местах расстояние между волокнами увеличено для снижения веса и улучшения вентиляции.
  2. Внешняя поддержка пяточной чаши из ТПУ — пластиковая вставка в задней части подошвы фиксирует пятку. Вставка расположена достаточно далеко от ступни, чтобы обеспечить комфорт и уменьшить натирание.
  3. Система внутренней посадки — слой бесшовной ткани над сводом стопы поддерживает стопу над платформой, снижая потребность в менее гибких пристроченных вставках. Это снижает вес и уменьшает вероятность натирания.
Ссылка на основную публикацию
Технические характеристики школьного фрезерного станка НГФ-110 по металлу, паспорт
Фрезерный станок НГФ-110 технические характеристики, схемы Фрезерные станки НГФ 110 подходят, чтобы обучать старшеклассников основам ремесла. Техника уже многие годы...
Технические характеристики Renault Kaptur — расход топлива, двигатели, размеры кузова, клиренс
Рено Каптур технические характеристики автомобиля В 2016 году в продажу официально поступил новый кроссовер от компании Рено, который разрабатывался специально...
Технические характеристики Toyota Highlander — двигатели, расход топлива, полный привод
Toyota Highlander Масло в двигатель, объем, ремонт, тюнинг Toyota Highlander (Kluger) — средний кроссовер, разработанный на платформе Toyota K (база...
Технический сервис по ремонту рено кангу
Ремонт Рено Кангу в Воронеже Диагностика Renault Kangoo Сервис Модель Рено Кангу впервые была выпущена французским автопроизводителем Renault в 1998...
Adblock detector