Плюсы и минусы гелевых автомобильных аккумуляторов

Гелевый аккумулятор

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

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

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

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

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

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

Плюсы

Главные преимущества данных батарей заключаются в:

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

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

Минусы

Самыми распространенными недостатками аккумуляторов на гелевом электролите считаются:

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

Особенности

Мелкие повреждения на корпусе батареи не приводят к выходу из строя самого устройства. Это можно отнести к их плюсам. В то время как у обычных аккумуляторов небольшие повреждения приводят к поломке всей батареи.

Газы «гелевиков» практически не выходят наружу, поэтому чистоту отверстий контролировать не обязательно. Емкость батареи практически не изменяется при наиболее неблагоприятных условиях и в сильный мороз. Расчеты показали изменение всего на 19%. Во время хранения аккумуляторы сохраняют свой заряд надолго. Риск осыпания пластин отсутствует практически в полной мере в отличие от кислотных аккумуляторов. Гелевый аккумулятор имеет более высокую цену, если сравнить ее с аналогичными устройствами.

Зависимость емкости гелевого аккумулятора от температуры окружающей среды

Сроки службы и эксплуатации гелевых аккумуляторов значительно выше, нежели у обычных кислотных аккумуляторов. Обычно в 3-4 раза. Аккумулятор сохраняет работоспособность в любом положении. А вот обычный АКБ этим похвастаться не может, так как зачастую перестает работать на высокий спусках или подъемах. У гелиевых аккумуляторов более высокие показатели пускового тока. Поэтому скорее всего с запуском двигателя проблем не возникнет даже в самые сильные морозы.

Минусы гелевых аккумуляторов

Гелевый аккумулятор (плюсы и минусы) устройства:

• Существенным минусом можно назвать то, что они более чувствительны к параметрам сети зарядки.
• Для них придумали особое зарядное устройство, которое не всегда можно установить на какой-либо автомобиль.
• Если раньше у вас был установлен свинцово-кислотный аккумулятор, то придется докупать и монтировать в систему автомобиля промежуточный блок.
• Степень зарядки аккумулятора придется проверять регулярно. Обычные аккумуляторы не так прихотливы в этом плане.
• Избыточно заряжать гелевые аккумуляторы нельзя – они могут просто-напросто взорваться.
• Также отрицательно скажется на гелевых батареях и длительное воздействие отрицательных температур – мягко говоря, они не созданы для использования в условиях достаточно суровой и длительной русской зимы. Поэтому гелевые аккумуляторы приходится утеплять в зимний период года.
• Но самый весомый недостаток гелевого аккумулятора – цена, которая является необоснованно высокой.
• К плюсам можно отнести то, что малейшие повреждения на корпусе АКБ не приводят к выходу из строя.
• Риск осыпания пластин отсутствует практически в полной мере в отличие от кислотных аккумуляторов.
• Перезарядка до 1000 раз.

Срок эксплуатации зависит непосредственно от корректности работы устройства и реле-регулятора. Если будут большие и резкие скачки напряжения, то пластины окислятся очень быстро. Максимальное напряжение – 12 Вольт. Если оно будет больше, то гель начнет постепенно утрачивать свои свойства, а устройство быстро придет в негодность.

Зарядка гелевого аккумулятора

Для подзарядки гелевых аккумуляторов обычные зарядные устройства от свинцово-кислотных батарей не подойдут. От них «гелевик» может просто-напросто выйти из строя. Подойдут только зарядные устройства с возможностью регулирования силы напряжения и тока.

Это является немаловажным фактором, если вы хотите пользоваться гелевым аккумулятором не один сезон. Если вы решите зарядить аккумулятор неверным зарядным устройством, то есть риск не только быстрого выхода из строй из-за разности напряжений, но и взрыва батареи.

Виды и типы автомобильных аккумуляторов

Традиционная аккумуляторная батарея со свинцовыми пластинами и раствором серной кислоты в качестве электролита относится к классу свинцово-кислотных или WET («мокрых» в зарубежной терминологии) аккумуляторов. В автомобилях такой тип аккумуляторов используется давно и пережил уже несколько этапов эволюции, связанных с трудоёмкостью технического обслуживания.

Дело в том, что в процессе циклов заряда и разряда происходит образование дополнительного количества воды, которая испаряясь, меняет плотность электролита. Кроме того химическая реакция в электролите сопровождается не только образованием сульфата свинца и воды, но и выделением газов (водорода и кислорода) и образованием паров самого электролита.

Особенно активно процесс газообразования происходит во время интенсивной езды и заряда аккумулятора большими токами – тогда говорят что АКБ «кипит».

Испарение части электролита не только меняет плотность, но и оголяет верхнюю часть пластин, ухудшая эффективность работы аккумулятора и его долговечность. Вот почему ещё в недалёком прошлом свинцово-кислотные аккумуляторы помимо контроля над уровнем заряда требовали постоянной проверки плотности и уровня электролита, а периодическое обслуживание являлось неотъемлемой частью эксплуатации.

Помимо сульфатации и испарения электролита у аккумуляторов этого типа материал пластин взаимодействует с водой, образуя окислы свинца – источники коррозии и постепенного разрушения пластин.

Совершенствование аккумуляторов предусматривало в первую очередь снижение отрицательного эффекта от этих трёх факторов, а основные пути решения проблем – в применении новых материалов.

Так, использование сурьмы для увеличения долговечности пластин было известно давно. Современные технологии позволили уменьшить процентное содержание этого элемента и за счёт этого добиться заметного снижения интенсивности «кипения». Время на обслуживание батарей значительно сокращается, и их уже называют малообслуживаемыми.

Следующий шаг к совершенствованию автомобильных аккумуляторов – использование в свинцовом сплаве кальция – позволил еще больше снизить интенсивность газообразования и повысить напряжение саморазряда. Теперь аккумуляторы можно было дольше хранить в разряженном состоянии, а процесс выкипания электролита стал играть настолько несущественную роль, что аккумуляторы перешли в класс необслуживаемые (хотя это не совсем так: зарядка АКБ – это одна из операций обслуживания).

«Необслуживаемые» аккумуляторы для легковых автомобилей уже почти не выпускаются. А вот «малообслуживаемые» (иногда их причисляют к «необслуживаемым») вполне разумно использовать на тех машинах (особенно с пробегом), в которых бортовая сеть нестабильна: эти АКБ устойчивы к перепадам нагрузки.

Промежуточное положение между малосурьмянистыми и кальциевыми аккумуляторами занимают гибридные АКБ. В них пластины положительных электродов выполняют с малым содержанием сурьмы, а отрицательные содержат кальций. Такое решение позволяет сочетать в какой-то степени достоинства обоих вариантов, но, увы, и недостатки тоже. Дело в том, что «кальциевые» аккумуляторы как раз чувствительны к перепадам бортовой сети.

Следующими важными шагами в совершенствовании автомобильных аккумуляторов стали конструкторско-технологические решения, обеспечившие переход электролита из жидкого состояния в гелеобразное. Аккумуляторы, изготовленные по технологии, предусматривающей в качестве электролита гель, а не жидкость стали называть гелевыми.

Применение геля позволило решить сразу несколько задач:

• безопасности – раствор серной кислоты чрезвычайно опасен и для человека и для окружающей среды, а вероятность утечек существует всегда;
• ориентации – гелеобразное состояние позволяет эксплуатировать аккумулятор под любым наклоном линии горизонта – электролит в нём надёжно зафиксирован;
• вибростойкости – гелиевому наполнителю не страшна тряска на ухабах – он закреплён по отношению к электродным пластинам, исключается вероятность оголения части поверхности электрода.

Одной из разновидностей гелевых (хотя по этому поводу идут терминологические споры) стали AGM аккумуляторы (AGM – аббревиатура Absorbent Glass Mat – абсорбирующий стекломатериал), названные так по соответствующей технологии. Особенность AGM в том, что между пластинами находится специальный пористый материал, удерживающий электролит и дополнительно предохраняющий пластины от осыпания.

Аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется загущённая до консистенции геля жидкость, в легковых автомобилях не применяются.

Преимущества и некоторые недостатки

Главное достоинство гелевых АКБ – несменная продуктивность и отсутствие утечки наполнителя в любом положении прибора.

Существует еще масса дополнительных причин, учитывая которые следует приобрести именно такие агрегаты для своих авто:

1. Высокая экологичность и безопасность гелевой батареи. При нарушении герметичности корпуса электролит не вытекает наружу из прибора. А в обычных АКБ, где находятся свинец и кислоты, последние, при постоянном взаимодействии с металлом, выветриваются в атмосферу. На их же месте в аккумуляторе накапливается вода.
2. Большая практичность, если сравнивать с обычными аккумуляторами. Из которых во время работы прибора выделяется достаточно большое количество газа. Гелевый электролит не допускает этого, так как преграждает путь газу для выхода наружу, задерживая его внутри собственных паров. Содержит в своем составе тончайший слой стекловолокна, который обеспечивает электролиту достаточность консистенции. Данная конструкция прибора позволяет, чтобы сепараторы вместе с рабочим составом также брали на себя функцию разделения пластин.
3. Надежная герметичность прибора. Это говорит о безопасности агрегата в ходе рабочего процесса.
4. Невосприимчивость гелевых моделей к изменению температур.
5. Отсутствие необходимости в особенном уходе.
6. Батареям не страшна полная разрядка. Они имеют больше резервов.
7. Длительный срок работы приборов. При соблюдении всех эксплуатационных условий. Чтобы гелевый АКБ привести в полную непригодность, надо подвергнуть его корпус значительным механическим повреждениям, либо грубо нарушить правила использования.

Несмотря на свою популярность, гелевый аккумулятор имеет не только плюсы, но и минусы. Они плохо переносят перезарядку батареи. Что на сегодняшнее время делает их наиболее уязвимыми. При возникновении такого грубого нарушения правил зарядки этих приборов, срок их службы уменьшается в разы.

Учитывая все эти обстоятельства, существуют определенные требования к исправности бортовой электроники транспорта, с которой применим гелевый аккумулятор. Для более длительной сохранности такой батареи, автомобильный генератор должен быть в идеальном состоянии. А натяжка в нем приводного ремня находиться в норме. Именно из-за повышенной чувствительности гелевых батарей к перезарядке не получалось использовать их ранее.

Особенности гелевых аккумуляторов

Гелевый аккумулятор в целом устроен так же, как обычный свинцово-кислотный автономный источник тока. Имеются два комплекта пластин – свинцовые отрицательные (подключены к минусовой клемме), и положительные из оксида свинца. Основой электролита и главным его реагентом служит серная кислота. В отличие от традиционных АКБ в электролит добавлен загуститель. В химических реакциях он не участвует (хотя несколько замедляет их), но вместо жидкости пластины оказываются погружены в желеобразную субстанцию – гель.

Применение такого электролита предотвращает потерю воды во время эксплуатации. Водород и кислород, выделившиеся в результате электрохимических процессов, не улетучиваются во внутреннее пространство и наружу, а заново рекомбинируют в густой субстанции, образуя воду. Это позволило сделать корпус батареи герметичным. В период использования батареи исключены сервисные операции, связанные с контролем электролита – замер плотности, долив дистиллированной воды, долив кислоты и т.п.

Устройство гелевой АКБ.

Характеристики

Как и любой другой свинцово-кислотный аккумулятор, полностью заряженный гелевый элемент выдает 2,1 вольт. Чтобы собрать 12-вольтовую батарею, потребуется 6 банок, на выходе получится 12,6 вольт.

К достоинствам такой конструкции батарей относят и широкий температурный диапазон:

• допускается хранение при температуре от минус 35 до +60 град.С;
• эксплуатация – от минус 20 до +60 град.С.

При выходе температуры за эти пределы АКБ необратимо выходит из строя из-за деградации электролита.

Маркировка

Единого стандарта обозначения технологии производства аккумуляторов нет. Некоторые производители добавляют к названию аккумулятора слово GEL (Gelled ELectrolite).

Другие в обозначении линейки используют букву G (например, серия GX торговой марки Delta). Это не является обязательным, поэтому у других изготовителей маркировка может быть другой. Чтобы определить, что батарея произведена по технологии GEL, надо изучить шильдик. У гелевых АКБ в маркировке будет присутствовать надпись GEL technology или подобная. Если АКБ произведена по комбинированной технологии (GEL+AGM), то на шильдике будет написано combined technology. Также обычно для АКБ с загущенным электролитом указывается напряжение заряда в циклическом (cycled use) и в буферном (stand by use) режимах, а также максимальный зарядный ток.

Маркировка АКБ с загущенным электролитом.

Стоимость эксплуатации

Одним из основных факторов, сдерживающих распространение батарей, выпускаемых по гелевой технологии, является их высокая инвестиционная (покупная) стоимость. Если пересчитать минимальную цену ампер*часа по отношению к другим типам свинцово-кислотных батарей, то результат будет выглядеть так:

Технология производства	Минимальная стоимость ампер*часа, руб.
Традиционная	50
Gel	152
AGM	193

Можно учесть и другие факторы, влияющие на стоимость батареи. (напряжение, максимальный отдаваемый ток и т.д.). Это потянет на небольшую научную работу. Но примерное соотношение останется таким же.

Высокая стоимость гелевой батареи отчасти компенсируется длительным сроком службы. Если обычная АКБ служит в среднем 5 лет (цифра выведена коллективным многолетним опытом эксплуатации), то заявленный срок эксплуатации аккумулятора технологии GEL в циклическом режиме составляет 10 лет (некоторые производители декларируют до 15 лет работы)

К этой цифре надо относиться с определенной долей осторожности, потому что сомнительно, что кто-то реально проводил ресурсные испытания столь длительное время. Скорее всего, этот срок расчетный

Коллективный опыт еще не наработан вследствие новизны конструкции, поэтому ориентироваться надо на количество циклов – оно составляет примерно 600 зарядов-разрядов. Эта цифра верна для средних условий работы, когда батарея во всех циклах разряжается до половины нижнего допустимого уровня. Если допускать разряд не более 30%, то количество циклов можно увеличить в два раза (до 1200).

Зависимость срока службы от глубины разрядов (за окончание жизненного цикла принята потеря емкости до 60%).

Также срок службы зависит от температуры эксплуатации — чем выше нагрев, тем меньше полезный период.

Зависимость периода эксплуатации АКБ от окружающей температуры.

Продлевает жизнь батарей качество зарядного напряжения. Его нестабильность не должна превышать в идеале 0,1%. В буферном режиме длительность эксплуатационного периода декларируется на уровне 5 лет.

Как правильно заряжать аккумулятор

Во время восстановления емкости с помощью зарядного устройства (ЗУ) необходимо строго придерживаться следующего алгоритма:

1. Очистить клеммы аккумуляторной батареи и крокодил-зажимов зарядного устройства.
2. Установить АКБ на устойчивую ровную поверхность.
3. На устройстве установить максимальное напряжение «Cycle use», если на батареи оно не указано, то выставляем в пределах 14 – 14,4 вольта.
4. Установить минимальный ток заряда, если есть предел 0, то установить нулевой ток.
5. Тщательно закрепить крокодил-зажимы зарядного устройства на клеммах АКБ.
6. Включить зарядное устройство.
7. Установить ток заряда в пределах 0,5 от «Max initial current», или 5% от емкости аккумулятора (если емкость 50 Ач, то 2,5 Ампера). Начать зарядку. Через 5 – 10 минут довести ток заряда до «Max initial current» (10% от емкости или если емкость 50 Ач, то до 5 Ампер).
8. Если через некоторое время напряжение превысит 14,4 вольта (так случается на устройствах со слабой степенью регулировки), необходимо уменьшать величину напряжения. Этот режим заряда называется с постоянным током.
9. Далее выполняется режим с постоянным напряжением, то есть ток будет уменьшаться, напряжение остается номинальным. При этом режиме емкость восполняется не до 100%, а только 80%.
10. Заключающий этап заряда производится при напряжении 14,1 Вольта, током менее 1 Ампер.

Что такое гелевый АКБ, его конструкция, характеристики, срок службы

Гелевый аккумулятор – это свинцово-кислотный источник питания, в котором электролит между пластинами находится в абсорбированном, гелевом состоянии. Gel-технология подразумевает полную герметизированность и необслуживаемость этого источника питания, принцип работы которого ничем не отличается от остальных видов аккумуляторов.

Конструкция гелевых АКБ

В привычных свинцово-кислотных аккумуляторах электролит представлен в виде смеси дистиллированной воды и серной кислоты. Gel-технология отличается тем, что кислотный раствор в АКБ находится в виде геля. Такая структура электролита достигается путём добавления в состав силиконового наполнителя, сгущающего смесь.

Несколько высокопрочных пластмассовых цилиндрических блоков, соединённых между собой, образовывают корпус гелевого источника питания.

Основные элементы источника питания:

• положительные и отрицательные электроды;
• пористые пластины-сепараторы;
• электролит;
• клапаны;
• клеммы;
• корпус.

Принцип работы гелевого источника питания аналогичен этому процессу в обычных свинцово-кислотных АКБ — заряженный источник отдает заряд. Во время этого процесса напряжение падает, а плотность электролита уменьшается.

Характеристики Gel-аккумуляторов

Выбирая новый гелевый источник питания, необходимо обратить внимание на следующие параметры:

• Ёмкость — измеряется в ампер/часах. Показывает, в течение какого времени источник питания может отдавать энергию силы тока в 1А.
• Максимальный ток заряда — максимально допустимое значение тока при зарядке АКБ.
• Максимальный ток разряда, он же пусковой ток, показывает значение максимальной силы тока, которую АКБ может обеспечить на протяжении 30 секунд.
• Рабочее напряжение на клеммах — 12В.
• Вес источника питания зависит от его ёмкости и варьируется от 8,2 кг (26 Ач) до 52 кг (260 Ач).

Маркировка гелевых АКБ

Немаловажным параметром выбора нового источника питания является дата его производства. Формат обозначения этой информации зависит от производителя. Разберём основные примеры:

1. Optima: на пластике выдавлены цифры: первая — год, следующие — день выпуска. Например: 3118 означает 2013 год, 118 день. На некоторых моделях дату производства можно найти на наклейке: верхний ряд — месяц, нижний — год.

1. Delta: на наклейке с набором цифр и букв нас интересуют первые четыре знака. Первый (буква) — год начиная с 2011 (А).

Второй (буква) — месяц начиная с января (А).

Третий и четвёртый (цифры) — день месяца

1. Varta: в производственном коде четвёртая цифра — год выпуска, пятая и шестая — месяц (17-январь, 18-февраль, 19-март, 20-апрель, 53-май, 54-июнь, 55-июль, 56-август, 57-сентябрь, 58-октябрь, 59-ноябрь, 60-декабрь).

Срок службы гелевых аккумуляторов

Срок службы гелевого аккумулятора, который сообщают производители — около 10 лет. Однако стоит понимать, что он может меняться в зависимости от условий эксплуатации.

На уменьшение срока службы Gel-аккумулятора влияют слишком низкие (менее −30 °C) и слишком высокие (более +50 °C) температуры. Это связано с тем, что в таких условиях электрохимическая активность источника питания то падает, то возрастает. Стоит отметить, что повышение температуры влечёт за собой ускорение коррозийности пластин. Постоянный недозаряд АКБ также ведёт к уменьшению срока годности батареи. Вместе с тем чрезмерные заряды отрицательно сказываются на продолжительности эксплуатации.

Для того чтобы пользоваться гелевым источником питания максимально долго, рекомендовано не допускать глубоких разрядов и хранить АКБ непродолжительное время в сухих помещениях с температурным режимом от −35 °C до +50 °C.