Гелевые аккумуляторы

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

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

Устройство гелевого аккумулятора

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

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

Технология AGM

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

Основными достоинствами AGM-аккумуляторов являются:

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

Технология GEL

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

Эксплуатация и зарядка гелевых аккумуляторов

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

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

При эксплуатации гелевых автомобильных аккумуляторов следует придерживаться следующих правил:

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

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

Преимущества и недостатки АКБ гелевого типа (GEL и AGM)

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

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

К недостаткам гелевых аккумуляторов можно отнести:

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

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