Vrla аккумуляторы

Содержание

Новые разработки в области изготовления аккумуляторов, после проведения необходимых испытаний, сразу же внедряются в производство. Это связано с тем, что АКБ является расходной деталью автомобиля. Внутренние элементы батареи работают в условиях агрессивной среды, при этом, на тонкие пластины и сепараторы оказывают разрушительное воздействие вибрация и большой разброс рабочих температур.

Что такое VRLA аккумуляторы

В прошлом, постоянное испарение воды приводило к оголению металлических частей электродов и ещё более интенсивному разрушению свинцовых элементов. Чтобы уменьшить негативное влияние разрушительных факторов современные батареи делают необслуживаемыми, то есть открыть крышку и добавить дистиллированную воду в таких изделиях уже не получится. Наиболее передовой, в этом плане, является технология AGM VRLA.

Технология VRLA расшифровывается, как Valve Regulated Lead Acid, что в переводе означает кислотный аккумулятор со специальным регулировочным клапаном. Выпускаются такие батареи в полностью закрытом корпусе, но благодаря наличию предохранительной системе при возникновении большого внутреннего давления, разрушение аккумулятора не происходит.

Несмотря на наличие связи с атмосферой через клапанное отверстие, обслуживать такую батарею не требуется, ведь испарение жидкости происходит в исключительных случаях. Например, при ежедневной эксплуатации такой запорный механизм остаётся закрытым, но если забыть включённым зарядное устройство на длительный промежуток времени, то совсем незначительная часть воды из электролита может быть выйти через автоматически открывшееся отверстие.

AGM VRLA

Особенности технологии

Батареи с предохранительным клапаном могут быть изготовлены по различным технологиям.

AGM VRLA Battery

VRLA AGM представляют собой герметичные батареи с клапаном, пластины которых изготовлены по AGM-технологии. Такие изделия обладают большим сроком годности благодаря абсорбирующему стекловолоконному слою, который впитывает в себя весь электролит и одновременно поддерживает свинцовые пластины, предохраняя их от осыпания.

VRLA GEL

Это гелевый аккумулятор, то есть внутри банки вместо жидкого раствора серной кислоты, находится желеобразное вещество, которое выполняет функцию электролита. VRLA Battery изготовленные по гелевой технологии также оснащаются клапаном.

Благодаря тому, что гель оказывает меньшее разрушительное воздействие на пластины, а при возникновении избыточного давления в таком аккумуляторе происходит открытие предохранительного устройства, срок эксплуатации изделия может достигать 10 лет.

Учитывая наличие таких важнейших качеств, как высокая надёжность, устойчивость к глубокому разряду и большой срок годности VRLA-аккумуляторы получили распространение во многих сферах хозяйственной деятельности, где требуется надёжный химический источник электроэнергии.

Где применяются VRLA АКБ

Самое широкое применение эта технология производства аккумуляторных батарей получила в машиностроении. Наличие клапана, который открывается только в момент возникновения избыточного давления, позволило отказаться от устаревшего типа корпуса, представляющий собой конструкцию, оснащённую ввинчиваемыми пробками. Отсутствие возможности со стороны водителя открыть доступ к банкам значительно повысило срок годности изделия.

VRLA-аккумуляторы устойчивы к глубоким разрядам, поэтому могут быть использованы не только в качестве стартерных батарей, но и для оснащения устройств бесперебойного питания. По этой же причине такие модели батарей применяются в качестве основного энергоаккумулятора для лодок, оснащённых электродвигателем, машин для гольфа и инвалидных колясок.

VRLA GEL

Как заряжать VRLA батареи

Зарядка VRLA-аккумулятора зависит от того, по какой технологии была изготовлена батарея. Если изделие этого типа имеет электролит в виде геля, то, несмотря на наличие предохранительного клапана, необходимо следить за тем, чтобы газообразование внутри изделия не стало образовываться слишком активно.

В случае, когда восстановление ёмкости такого аккумулятора осуществляется с подачей напряжения более 15 Вольт, произойдёт не только уменьшение объёма электролита, но и отделение желеобразной массы от пластин, что приведёт к неминуемому уменьшению ёмкости батареи и ее смерти. Чтобы уменьшить вероятность выхода из строя этого типа аккумуляторов при зарядке, рекомендуется использовать специальные ЗУ, которые подают электрический ток на клеммы в автоматическом режиме, подстраивая величину силы тока и напряжения в зависимости от заряженности АКБ и её температуры.

Подробная инструкция по зарядке гелевых аккумуляторов .

VRLA-аккумуляторы, сделанные по технологии AGM более устойчивы к погрешностям при зарядке, но чтобы максимально продлить срок службы такой батареи не рекомендуется превышать следующие показатели:

  • Напряжение заряда — 14,8 В.
  • Зарядный ток – 10% от ёмкости батареи.

При восстановлении работоспособности аккумуляторной батареи таким образом, продолжительность подключения к зарядному устройству должна составить около 10 часов.

Как и при зарядке гелевых изделий AGM-аккумуляторы, оснащённые предохранительным клапаном, можно восстанавливать с помощью автоматических ЗУ. Такие устройства потребуют минимального контроля со стороны человека.

Особенности, конструкция и применение AGM аккумуляторов

AGM аккумуляторами сегодня уже никого не удивить. Технология AGM (расшифровывается, как Absorbed Glass Mat) к настоящему времени уже хорошо отработана. Все крупные и средние компании, выпускающие автомобильные аккумуляторы, уже её освоили. Известные бренды обязательно имеют в своей продуктовой линейке семейство AGM батарей. Эти модели позиционируются в качестве аккумуляторов для автомобилей с двигателями «Старт-Стоп», а также имеющими много электрооборудования на борту. AGM аккумуляторы совершеннее свинцово-кислотных АКБ с жидким электролитом, но вытеснить с рынка они их не смогли. Причина – высокая стоимость AGM. В этом материале мы разберём технологию и конструкцию аккумуляторных батарей AGM, их плюсы и минусы, а также особенности эксплуатации.

Технология и принцип работы AGM аккумуляторов

Перед тем как пояснить технологию Absorbed Glass Mat, стоит пару слов сказать об истории возникновения этих АКБ.

Немного истории

Технология Absorbed Glass Mat была запатентована в 1980 году. В 1985 году её внедрили для военных самолётов, где от аккумуляторов требовалась высокая мощность, надёжность и безопасность. Однако первые прототипы аккумуляторных батарей AGM и GEL стали появляться значительно раньше.


Первый прототип современных свинцово-кислотных гелевых батарей в 1934 году разработала компания Elektrotechnische Fabrik Sonneberg. Модель VRLA, которая была максимальна близка к современным, изобрёл в 1957 году Отто Яче из компании Sonnenschein.

Первая AGM батарея была создана компанией Gates Rubber Corporation в 1972 году. Она получила название Cyclon. Теперь современные модификации этого аккумулятора выпускаются EnerSys. Cyclon имел спиральные электроды из тонкой свинцовой фольги. После этого некоторые производители воспользовались новой технологией для создания моделей аккумуляторов с плоскими электродами.

В середине 1980-х годов компании Tungstone и Chloride из Великобритании выпустили модели аккумуляторов AGM с заявленным сроком службы 10 лет. Ёмкость этих моделей была до 400 Ач. Их сертифицировали для использования в телекоммуникационном оборудовании.

Примерно в то же время Gates Rubber Corporation приобретает фирму Varley (Великобритания), которая специализировалась на выпуске АКБ авиационной и военной техники. Специалисты Varley адаптировали модель Cyclon для промышленного производства мощных батарей с прямоугольными электродами. Затем их стали использовать в разных моделях авиалайнеров, среди которых Harrier и AV8B, BAe 125 и 146, некоторые модификации F16. Они стали альтернативой Ni-Cd, используемым до этого.

Первой компанией в США, кто стал выпускать AGM аккумуляторы для коммерческого использования, была Concorde. Её специалисты разработали технологию AGM Concorde Sun-Xtender, которая применима к большинству выпускаемых сегодня моделей.

В 1990-х и 2000-х годах количество электрооборудования на транспортных средствах стало стремительно увеличиваться. Стало понятно, что стандартные свинцово-кислотные батареи (WET) исчерпали свои возможности для удовлетворения возросших требований. Автомобильные аккумуляторы требовали разработки новой конструкции и химических веществ.

Эти аккумуляторные батареи относятся к группе VRSLAB (герметичная свинцово-кислотная батарея с клапанным регулированием). Чаще её можно встретить под названием VRLA (свинцово-кислотная с регулируемым клапаном). Встречается также название SLA (герметичная свинцово-кислотная) или просто необслуживаемые АКБ.

Принцип работы и особенности

Среди аккумуляторов VRLA можно выделить три типа.

  • Герметичные VR-батареи с жидким электролитом.
  • Absorbed Glass Mat.
  • Гелевый аккумулятор.

В этой статье мы рассмотрим только модели Absorbed Glass Mat. Их часто называют гелевыми, но это неправильно. Гелевые, которые также называют «силиконовыми батареями», имеют электролит, связанный в гель посредством оксида кремния.

Технология AGM имеет другой принцип. В этих батареях между пластинами электродов помещают тонкий слой стекловолокна. Он пропитан электролитом примерно на 95% максимального объёма, который волокно может удерживать в себе. Стекловолокно укладывают между пластинами, немного сжимают и припаивают для удержания его на месте. Благодаря плотной упаковке стекловолокна и электродных пластин, АКБ имеет высокую устойчивость к вибрации.

Вплетённые тонкие волокна стекла увеличивают площадь поверхности, которая удерживает электролит в течение всего срока эксплуатации. Эти волокна не подвержены воздействию кислоты из электролита. Стекловолокно увеличивается в объёме на 2–5% после пропитки электролитом.


Благодаря такой конструкции AGM батареи могут быть установлены практически в любом положении и не требуют обслуживания. На самом деле термин «необслуживаемый» некорректен. Аккумуляторы VRLA не требуют доливки воды и проверке плотности электролита, но их необходимо содержать в чистоте и периодически заряжать от зарядного устройства. Кроме автомобилей, AGM аккумуляторы используются в мотоциклетной технике, портативных электрических устройствах, автономных энергосистемах и т. п.

Среди особенностей AGM аккумуляторных батарей следует отметить низкое внутреннее сопротивление. Благодаря этому, они могут выдавать постоянный ток даже в разряженном состоянии. Кроме того, они имеют длительный срок службы, даже при постоянных глубоких разрядах. В то же время они не требуют регулярного подзаряда, как свинцово-кислотные с жидким электролитом.

Это объясняется тем, что они существенно меньше подвержены сульфатации. Батареи AGM могут довольно долго находиться в разряженном состоянии, а для WET – это губительно. Стоит добавить к этому низкий саморазряд и стабильную работу в условиях низких температур.

Между глубиной разряда и сроком службы AGM батареи есть зависимость. При более глубоких разрядах жизненный цикл аккумулятора сокращается. Отсюда такой разброс по заявленному сроку эксплуатации – от 500 до 1300 циклов.

Что касается электрохимических процессов в батареях AGM, то они аналогичны WET аккумуляторам. В процессе разряда свинец и кислота из электролита реагируют с образованием сульфата свинца и воды. При последующей зарядке сульфат свинца и вода обратно преобразуются в свинец и серную кислоту. Отличия заключаются в работе аккумуляторов при превышении зарядного тока.

Если зарядный ток слишком высокий, то начинается электролиз с разложением воды на водород и кислород. Из-за этого идёт расход воды из электролита. Поэтому WET аккумуляторы требуют регулярной проверки уровня электролита и доливки при необходимости.

В аккумуляторных батареях VRLA выделяющиеся газы (водород и кислород) удерживаются внутри. Но только до тех пор, пока давление остаётся в безопасных пределах. В нормальном режиме работы газы рекомбинируются внутри корпуса батареи. В некоторых случаях для этого используется катализатор. В результате доливка воды не требуется. Но при сильном зарядном токе давление превышает допустимый безопасный предел и открываются предохранительные клапаны для сброса избыточного давления.

Причём вышедший в результате сброса давления кислород и водород в AGM батареях нельзя возместить доливкой дистиллированной воды. Стоит также отметить, что связанный в стекловолокне электролит несколько препятствует электрохимическим реакциям, генерирующим электрический ток. В результате АКБ типа VRLA имеют меньший пусковой ток, чем у WET. Поэтому они чаще применяются там, где цикл разряда идёт медленнее, а не импульсно высоким током, как в случае запуска двигателя автомобиля.

Стоит помнить, что AGM аккумуляторы, как и WET, требуют вентиляции в процессе работы. Это необходимо, чтобы не увеличивалась концентрация водорода и кислорода. Иначе может произойти воспламенение и взрыв. Помимо этого батареи Absorbed Glass Mat требуют адекватного охлаждения.

Конструкция

Аккумуляторные батареи VRLA, одной из разновидностей которых являются AGM, могут иметь конструкцию двух видов:

  • с плоскими электродами;
  • с электродами в форме спирали (рулон).


AGM аккумуляторы оснащаются предохранительным клапаном, который сбрасывает избыточное давление. В большинстве случаев это происходит при перезарядке. Стоит помнить, что каждый такой сброс снижает ёмкость батареи, поскольку газообразный водород не восстанавливается. В литературе о настройке клапанов сообщается следующее:

  • с прямоугольными электродами 1─2 фунта на кв. дюйм;
  • со спиральными ─ 40 фунтов на кв. дюйм.

Клапаны оснащаются диффузорами газа, позволяющими безопасно рассеивать газообразный водород.

В отличие от стандартных WET батарей, которые работают только с вертикальным расположением пластин, AGM допускается монтировать в любом положении. Разливы кислоты не страшны, поскольку её нет.

Эксплуатация и обслуживание

Зарядка

Как уже говорилось при высоком зарядном токе в свинцово-кислотной АКБ начинается разложение (гидролиз) воды. Для моделей AGM это становится проблемой, поскольку возместить потери доливкой воды нельзя. Поэтому для аккумуляторов этого типа зарядка ведётся при постоянном напряжении. Это наиболее эффективный вариант для VRLA.

Автомобильные AGM аккумуляторы номиналом 12 В можно длительное время безопасно заряжать при напряжении 2,35 вольта на один элемент. Температура при этом должны быть не более 25 C. Большинство производителей рекомендуют прекратить заряд, когда температура достигает отметки 49 градусов Цельсия.


В сети можно найти примеры, когда владельцы AGM батарей быстро заряжают их высоким током. Это возможно, но при жёстком ограничении по времени (не более 1 часа). Длительный заряд при напряжении 2,7 В на один аккумуляторный элемент приводит к выходу аккумулятора из строя.

Нужно помнить, что быстрый заряд (скорость выше, чем скорость восстановления номинальной ёмкости АКБ за три часа) постоянным током может превысить возможность аккумуляторного элемента проводить рекомбинацию кислорода и водорода.

Применение

Теперь стоит немного подробнее сказать о сферах применения AGM аккумуляторов.

АКБ этого типа широко распространились в современных мотоциклах, вездеходах и прочей мототехнике. Это объясняется тем, что их можно устанавливать в любом положении и нет угрозы розлива кислоты под действием вибрации, резких поворотов, аварий и т. п.

Что касается легковых автомобилей, то AGM используются лишь в моделях сегмента люкс из-за своей высокой стоимости. По умолчанию автомобильные производители устанавливают их на модели, имеющие системы «Старт-Стоп» и рекуперацию тормозной энергии. При этом управление зарядом АКБ в бортовой сети должен управлять компьютер для исключения перезаряда.


Ещё одно направление для использования AGM ─ транспортные средства, участвующие в автогонках. Аккумуляторные батареи этого типа нашли применение в автономных солнечных и ветроэнергетических станциях. Там они используются в роли накопителя электроэнергии. На AGM работает любительская робототехника и удалённые датчики в системах мониторинга льда в Арктике. Они применяются там благодаря своей стабильной работе при низких температурах.

Ещё одно направление – это инвалидные коляски с электроприводом. Они используются внутри помещений. Поэтому требуется низкие выделения газа и кислотных паров, а ещё лучше, их полное отсутствие. VRLA удовлетворяют этим требованиям. AGM батареи можно встретить в источниках бесперебойного питания (ИБП) для различной компьютерной техники.

Можно также отметить их использование в авиамоделировании. Там они успешно применяются наряду с литиевыми батареями. AGM аккумуляторы по-прежнему используются в военной и авиационной технике, для которой они изначально и разрабатывались. Мелкая морская и речная техника также использует эти АКБ. Например, питание троллинговых моторов для рыбацких лодок, водные мотоциклы и т. п.

Ниже приведены ещё некоторые важные направления применения AGM батарей:

  • телекоммуникационное оборудование;
  • блоки управления производственным оборудованием;
  • различное автономное оборудование, где раньше использовались другие типы АКБ.

Преимущества и недостатки AGM аккумуляторов обычно рассматриваются в свете сравнения со стандартными свинцово-кислотными АКБ. Поэтому далее, если что-то написано лучше или хуже, то сравнение идёт именно с ними. Ниже приведена таблица с основными плюсами и минусами технологии Absorbed Glass Mat.

Преимущества AGM Недостатки AGM
Герметичность. Защита от попадания влаги. Кроме того, исключено попадание искр внутрь (увеличение безопасности использования). Более высокие производственные затраты и конечная стоимость.
Низкое внутреннее сопротивление. Чувствительность к перезаряду.
Более высокая скорость заряда по сравнению с WET. Ёмкость постепенно снижается в процессе эксплуатации.
Более длительный срок службы. Желательно хранить в заряженном состоянии. Хотя это менее критично, чем в случае WET.
Нет расхода воды. Происходит рекуперация воды и кислорода (если не нарушены условия заряда). Менее приспособлены для отдачи высоких токов в момент запуска двигателя.
Стойкость к вибрации.
Отсутствие жидкого электролита даёт возможность устанавливать их в любом положении.
Сохраняет работоспособность при низких температурах.
Меньше процесс сульфатации.
На аккумулятор расходуется меньше свинца и электролита.

Как видите, AGM аккумуляторы не являются лечением всех «болезней» свинцово-кислотных АКБ с жидким электролитом. Конструкция и устройство позволяют использовать их в некоторых случаях более эффективно, чем WET. А также они в ряде устройств могут заменить вредные Ni─Cd батареи. Но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения на рынке, а просто заняли определённые ниши.
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваши отзывы об аккумуляторах AGM, оставляйте в комментариях ниже.

Исследователи разрабатывают жидкие аккумуляторы для электромобилей, способные заряжать машину за несколько минут

Помочь в решении этой проблемы могут так называемые «перезаправляемые батареи» — ионно-литиевые элементы, которые при истощении электролита, приводящего их в действие, могут пополняться свежезаряженной жидкостью вместо стационарной зарядки. Другими словами, такой электромобиль можно будет заправлять и с помощью привычного шланга.

Ученые работают над созданием перезаправляемых или так называемых проточных аккумуляторов, которые можно заправлять за считаные минуты на обширной сети конвертированных заправочных станций. Это новшество может сделать электромобили более привлекательными для водителей, которые опасаются длительного времени зарядки.

Ли Кронин (Lee Cronin), сотрудник Университета Глазго и один из ведущих разработчиков этой технологии, уверен, что такие батареи превратят электромобили в достойную альтернативу обычной машине, а опасения длинных поездок из-за страха разрядки аккумулятора исчезнут. Сторонники идеи даже полагают, что под эту цель можно переоборудовать существующую трубопроводную инфраструктуру, используя ее для перекачивания аккумуляторной жидкости вместо бензина. Команда Кронина работает над увеличением плотности энергии проточных аккумуляторов, создавая электролит с высокой концентрацией оксида металла. Их проточные аккумуляторы могут быть маленькими и достаточно легкими для использования в электромобилях.

Одновременно с этим другая группа исследователей под руководством сотрудника Университета Пердью Джона Кушмана (John Cushman) объявила, что создала жидкую батарею, в три-пять раз превышающую обычную плотность энергии, перекачивая электролит через несколько элементов батареи на высокой скорости. В 2016 году Кушман стал одним из основателей стартапа под названием IFBattery.

Как и литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня используются в большинстве электромобилей на дорогах, проточные аккумуляторы выделяют энергию в результате химических реакций между концами аккумулятора и электролитом. В литий-ионной батарее электролит находится между концами батареи; когда он истощается, его необходимо перезарядить. В проточной батарее электролит прокачивается из резервуара через батарею: при истощении его можно просто поменять на свежую партию.

Однако, по словам некоторых экспертов, у технологии проточных батарей все еще существуют серьезные технические препятствия, которые необходимо преодолеть, прежде чем они станут практичными. И, как ни странно, еще одним фактором может быть потребительский импульс, связанный с идеей о том, что электромобиль — то, что вы можете самостоятельно зарядить у себя дома. Профессор Йельского университета, химик Хайлян Ванг (Hailiang Wang) называет новую разработку возможным «переломным моментом», но говорит, что есть препятствия, которые необходимо преодолеть, включая стоимость и надежность технологии.

Сложно сказать, когда транспортные средства с жидкими аккумуляторами могут появиться на рынке. Кушман говорит, что надеется протестировать технологию в ближайшие три года, а Кронин рассчитывает потратить на тестирование электролита до 18 месяцев. Тем не менее оба разработчика сходятся во мнении, что все зависит от того, смогут ли исследовательские группы получить должное финансирование и партнерские соглашения, необходимые для производства автомобилей с подобной технологией. Более того, даже с их преимуществом не ясно, насколько хорошо проточные батареи будут конкурировать с литий-ионными батареями, которые годами доминировали на рынке.

Закладка Скопировать ссылку Email Печать Twitter VK Facebook Telegram

Аккумуляторы на жидком металле для альтернативной «зеленой» энергетики

Одной из главных проблем обустройства экологически чистого дома считается обеспечение жилища электричеством от альтернативных источников. Как правило, энергия, полученная от солнечных батарей и ветрогенераторов, накапливается в аккумуляторах и расходуется ночью или в безветренную погоду. Проблема в том, что существующие аккумуляторные батареи и технологии их изготовления далеко не экологичны, а срок службы оставляет желать лучшего. Ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) во главе с Дональдом Седовеем (Donald Sadoway) работают над созданием стационарного аккумулятора с полностью жидкими компонентами. В батарее используются электроды из расплавленного металла, разделенные слоем жидкого электролита. Все три слоя не смешиваются из-за различной плотности компонентов. Седовей утверждает, что такой аккумулятор лишен многих недостатков традиционных: он долговечен, выдерживает большое число циклов заряда-разряда и способен принимать и отдавать ток в десятки раз больший, чем существующие химические источники электроэнергии. Исследователи даже изготовили прототип «жидкого» аккумулятора, в котором электродами служат расплавы сурьмы и магния, а в качестве электролита используется сульфид натрия с растворенным в нем антимонидом магния.

При зарядке положительные ионы магния в электролите поглощают электроны и «оседают» на верхнем электроде. В то же время, отрицательные ионы сурьмы отдают электроны и оседают на электроде из сурьмы. Таким образом, при заряде слой электролита уменьшается, а слои электродов растут. При разряде ситуация обратная. Рекордных показателей, однако, прототип не демонстрирует, но Седовей считает, что всё дело в подборе компонентов. С его слов, батарея объемом с мусорный бак (150 литров) полностью покроет потребности дома в электричестве. Стоит заметить, что использование такого «горячего» накладывает определенные ограничения, поскольку «рабочая температура» батареи — 500˚С. Между тем, исследователи обещают выпустить коммерческий вариант такого аккумулятора в течение пяти лет. Материалы по теме: — Кремний спасет литий-ионные аккумуляторы;
— «Стэнфордские» нанопроводники для аккумуляторов следующего поколения;
— «Цинковые» аккумуляторы ZPower готовы завоевать рынок.

Peugeot 307 SW Серебристый Пижон. ›
Бортжурнал ›
Аккумуляторы. Виды химии и конструкции. Sb/Sb, Sb/Ca, Ca/Ca, Silver, GEL, AGM, VRLA, EFB.

Итак, по химии:
малосурьмянистые (Sb/Sb) – это обычная старая-дедовская свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы.
+ не боятся глубоких разрядов
+ легко зарядить даже при плотности электролита практически «до воды».
— подвержены наибольшему саморазряду,
— выкипанию воды из раствора электролита.

Технология Ca/Ca – пришла на смену классической малосурьмянистой (Sb/Sb).
Использования кальция в качестве легирующей добавки позволяет избегать выкипания. При достижении заряда, батарея «перестает брать ток». Это дает возможность делать необслуживаемые аккумуляторы. Благодаря технологии Ca/Ca аккумулятор становится также более устойчив к саморазряду в состоянии бездействия и характеризуется высокими стартовыми токами
+ высокие стартовые токи при любых погодных условиях (лично мне устойчивость к разряду гораздо важнее).
+ снижение саморазряда на 30 % и расхода воды на 80% по сравнению с малосурьмянистыми.
— неустойчивость к глубоким разрядам. Разряжать Сa/Сa ниже границы чем 70% заряда не рекомендуется. Кальциевые батареи, пережившие хотя бы 1 полный разряд (ниже 10,8 В), теряют до 50% своей емкости!
Сульфат кальция не растворяется в воде, а в электролите он растворяется с большим трудом. Поэтому, при глубоких разрядах сульфат кальция заклеивает поры (закупорка пластин) и затрудняет последующий заряд:
При КТЦ, если разряжать, то не ниже 11,8В (при этом с риском не вернуть назад прежнюю ёмкость АКБ) или 12В (неглубокий КТЦ), т.к. 11,8В НРЦ (Напряжение Разомкнутой Цепи) на кальциевом АКБ говорит о 0% его SOC (State_of_Charge), напряжение 100% заряженного АКБ составляет 12,8В.
Если плотность электролита аккумуляторной батареи составляет менее 1,17 г/см3 (SOC составляет менее 25%, что соответствует напряжению менее 12В), то такая батарея подлежит замене новой, так как в этом случае восстановить нормальное функционирование аккумуляторной батареи с помощью ее заряда уже невозможно (!).
Заряжать кальциевый АКБ нужно не выше 14,4В и зарядным током не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (справедливо при +20С внешней температуры).

Технология Sb/Ca или Гибридная — в отрицательные электроды добавляется кальций, а в положительные – сурьма
+ Наличие кальция в пластинах снижает выкипание воды из электролита, что приводит к увеличению срока службы аккумуляторной батареи.
+ устойчивы к глубокому саморазряду (? т.е. сами глубоко не разряжаются или глубокий разряд не несет фатальных последствий?)
+ высокий цикл разрядов-зарядов по сравнению с сурьмянистой технологией;
+ Свинцовые пластины становятся крепкими, и батарея приобретает очень важное свойство – виброустойчивость. (? не видел чтобы пластины гнулись при штатной эксплуатации)
Гибридные батареи являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.

Кальциевые и гибридные аккумуляторы в гораздо меньшей степени подвержены выкипаемости еще и потому, что состав их свинца обеспечивает свойства своеобразной «самовыключаемости» — они перестают принимать ток, когда заряжены на 95-97 %
Позволяет пластины делать более тонкими, благодаря чему количество их увеличивается.
Расчетный срок службы до 5 лет (до 5 лет — МАЛОВАТО!)

Технология Ca/Ca + Silver – дороже, но лишена недостатков батарей предыдущих типов.
+ являются полностью необслуживаемыми,
+ характеризуются высокими стартовыми токами,
+ высокими показателями тока холодной прокрутки,
+ низким уровнем саморазряда,
+ устойчивостью пластин к коррозии,
+ длительным сроком эксплуатации (более 5 лет),
+ увеличенным сроком хранения без подзарядки.
— дороже.

Теперь по конструкции:

Полный размер

VRLA — Valve Regulated Lead Acid

VRLA — Valve Regulated Lead Acid

VRLA — Valve Regulated Lead Acid — Свинцово-кислотная с клапаном или «обычные» — Один аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных пластин, которые вместе создают напряжение 12 В. Пластины состоят из свинцовых решеток, которые заполнены активным электролитом. Положительные пластины изготовлены из двуокиси свинца, отрицательные — из чистого свинца. Между ними установлен сепаратор. Он разделяет пластины, предотвращая замыкание, но электролит может проходить через его мельчайшие поры. Электролит — это токопроводящая жидкость, которая примерно состоит из 37% концентрированной серной кислоты и 63% дистиллированной воды.

Разрушение свинцовых пластин является неизбежным результатом при реакции электролиза. А если это так, то замедлить этот процесс и предотвратить внутреннее замыкание цепи — главная задача.

VRLA — AGMAGM

AGM (Absorbent Glass Mat) — электроды представляют из себя сетку в обмазке, скрученную в рулон, между электродами — стекломат, конструкция схожа с конденсаторами. Такая конструкция позволяет уменьшить толщину электродов без потери общей прочности и риска осыпания обмазки, соотв., увеличить площадь электродов и уменьшить расстояние между ними. Следствие — уменьшение внутреннего сопротивления — увеличение пускового тока. Электролит ЖИДКИЙ, но не вытекает поскольку находится в адсорбированном состоянии в особых стекловолоконных матах, облегающих пластины. 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. обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда, а их пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей.
+ обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда,
+ пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей.
+ Не боится глубокого разряда. Даже среднестатистический аккумулятор AGM должен выдержать, как минимум, две сотни полных разрядок (на ноль), не менее пятисот разрядов до 50% и тысячу на 20-30%.
+ Не боятся механического повреждения
+ Разрешена транспортировка и эксплуатация практически в любом положении.
+ Срок службы AGM составляет от 5 до 12 лет (при обязательном соблюдении правил зарядки).
+ Нейтральны к высокой температуре окружающей среды (например, в подкапотном пространстве автомобиля).
— Данный тип батарей весьма чувствителен к перезарядке. Это значит, что, если автомобиль не оснащен устройством, исключающим избыток заряда, — от покупки таких аккумуляторов стоит воздержаться.
— Урон им могут нанести чрезмерные значения тока и напряжения. Оптимальным током для зарядки считается ток в 10% от номинала. Макс. напряжение — 14.4В, напряжение буферного режима (хранения) — 13,8В.
— стоит почти вдвое дороже обычного
* У меня есть подозрение, что выпускаются они по «серебряной» технологии. А нет! Нашел упоминание про Ca/
Sb.
* Также мне непонятно, что там такого, что стОят они в 2, а то и более раза дороже. АААааа! Вот оно что! «эксклюзивные права на «спираль» в аккумуляторах запатентованы.»

AGM спирального и плоского типа

BOSCH S6

BOSCH AGM

Полный размер

EFB Полный размерEFB Bosch

EFB (Enhanced Flooded Battery) — некоторый гибрид АГМ и «традиционной» технологии, пусковых и тяговых батарей — это более толстые, по сравнению с традиционным аккумулятором, пластины, помещенные в конверт из микроволокна)
+ вдвое большее количество циклов разряда-заряда без потери функциональности.
+ практически не теряют емкости после глубоких разрядов,
+ заряжаются намного быстрее обычных стартерных батарей.
— стоимость в среднем на 50-60% выше, чем у обычных АКБ.

GEL

GEL — «гелевые»

GEL

аккумуляторы. Электролит адсорбирован гелем. Гель также предохраняет пластины от осыпания.
— НЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ в автомобилях в качестве стартерных. Применяются лишь как ТЯГОВЫЕ батареи.
— Существенным недостатком гелевых батарей является их повышенная чувствительность к температуре. Так уже при 100-110 градусах смесь кислоты и силикагеля теряет свое рабочее состояние. Вместе с этим понижалась способность геля удерживать пары серной кислоты. Все это в конечном счете влияет на жесткость конструкции в целом.
* Подозреваю, что они имеют весьма высокое внутреннее сопротивление (ионы в геле менее подвижны, чем в растворе) и просто не могут выдать ток в несколько сот Ампер. А вот несколько десятков до глубокого разряда — это пожалуйста.

mycro-hybrid (специально для автомобилей с системой старт-стоп) производства Exide — аналог EFB.

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ:
— «кипятить» зарядным устройством EFB/AGM/Gel АКБ — смерти подобно — пузырями выделяемых газов при «кипячении» плотно упакованные намазки на пластинах просто разрушаются (но не осыпаются).
— EFB: внутри «гамбургера» из прослойки конверт/пластина плотность электролита несколько выше, чем над пластинами (над пластинами электролит практически не принимает участие в хим. процессе) — поэтому, измерение плотности электролита ареометром — пустая трата времени*.
*) Вообще, серная кислота растворяется в воде с изрядным выделением тепла, так что я думаю, что долго она сидеть в матах не будет. Но то, что обмен уже не такой свободный, как в классических банках — факт.

AGM (технология)

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 5 февраля 2017 года.
Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения.

У слова «AGM» есть и другие значения; см. AGM.

AGM (Absorbent Glass Mat) — это технология изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов, созданная инженерами американской компании Gates Rubber Company в начале 1970-х годов. Отличие батарей AGM от классических в том, что в них содержится абсорбированный электролит, а не жидкий, что даёт ряд изменений в свойствах аккумулятора.

AGM, как и гелевые аккумуляторы, относятся к классу VRLA (valve-regulated lead–acid battery).

Описание технологии

Разобранный аккумулятор изготовленный с применением технологии AGM

Классический свинцово-кислотный аккумулятор — это корпус, разделённый на отсеки. В отсеки залит электролит — раствор серной кислоты, и в этот раствор погружены пластины, разделённые сепараторами — микропористым пластиком, между положительными и отрицательными пластинами протекает ток. Технология AGM использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель отсеков корпуса из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объём используется для рекомбинации газов.

Аккумуляторы, производимые с использованием технологии AGM, изготавливаются в спиральной или плоской конфигурации. Серия продукции со спиральной конструкцией блоков производится в основном в Северной Америке, а с плоской конфигурацией электродов — и в Северной Америке, и в Европе. Спиральные элементы обладают большей площадью поверхностного контакта, что даёт возможность кратковременно выдавать бóльшие токи и быстрее заряжаться. Однако обратной стороной является уменьшение удельной ёмкости аккумулятора (соотношение электрической ёмкости и размеров) по сравнению с плоской конфигурацией. Обе технологии являются перспективными и могут использоваться для поставки автопроизводителям в качестве компонентов OEM. В настоящий момент наиболее распространены автомобильные аккумуляторы AGM с плоской конфигурацией блоков. Спиральные блоки SpiraCell были запатентованы шведской компанией Optima Batteries, в 2000-м году приобретённой американским производителем автокомплектующих и запасных частей Johnson Controls, и не могут использоваться без лицензирования, в отличие от плоских блоков.

Преимущества

Аккумулятор, произведённый по технологии AGM, имеет перед классическими аккумуляторами ряд преимуществ, полученных за счёт такой технологии. В частности, устойчивость к вибрации, отсутствие необходимости в обслуживании, установка практически в любом положении (установка вверх дном не рекомендуется из соображений безопасности ввиду верхнего расположения клапанов). Некоторые производители заявляют увеличенную производительность таких АКБ или высокий пусковой ток.

  • Конструкция, не требующая обслуживания.
  • Значительно меньший саморазряд в сравнении с современными свинцово-кислотными батареями.
  • До 2,5 раз большая скорость заряда в сравнении с современными свинцово-кислотными батареями.
  • Из-за высокой скорости заряда подходят для автомобилей с системой «старт-стоп».
  • Способность хорошо принимать заряд, в сравнении с другими видами свинцово-кислотных батарей, уменьшает негативный эффект постоянного неполного заряда генератором батареи в городских условиях эксплуатации автомобиля, приводящего к преждевременному выходу АКБ из строя.
  • Не чувствительны к кратковременному «глубокому» разряду, в отличие от кальциевых (Ca/Ca) свинцово-кислотных аккумуляторов.
  • Конструкция герметизированная и имеет клапанную регулировку, предотвращает утечку кислоты и коррозию клемм.
  • Более безопасная работа: при правильной зарядке батарей исключается возможность выделения газов и опасность взрыва.
  • Герметизированная конструкция позволяет устанавливать батарею почти в любом положении (вверх дном не рекомендуется).
  • Уверенная работа при низких температурах в зависимости от технологии до −30 °С (ниже возможна кристаллизация электролита разряженной батареи и как следствие снижение срока службы ввиду повреждения активной поверхности).
  • Увеличенный срок службы в условиях повышенной вибрации.

Недостатки

  • Большой вес (относится ко всем свинцово-кислотным аккумуляторам)
  • Для их зарядки требуются специальные зарядные устройства
  • Не должны храниться в разряженном состоянии, напряжение каждого из элементов батареи не должно упасть ниже 1,8 В (относится ко всем свинцово-кислотным аккумуляторам)
  • Крайне чувствительны к превышению напряжения заряда. Относится ко всем необслуживаемым свинцово-кислотным батареям, но AGM особенно, из-за отсутствия «запаса» электролита в силу конструктивных особенностей.
  • Дают заметное падение напряжения на морозе при нагрузке, как и все свинцово-кислотные аккумуляторы.
  • Они обеспечивают число полных (70 %) циклов разряда до 500 — подходит для резервного питания. В зависимости от марки и модели, число циклов варьируется от 100 до 4000.
  • Оксид свинца содержащийся в них токсичен, что делает их опасными для окружающей среды. (относится ко всем свинцово-кислотным аккумуляторам)
  • Более высокая цена по сравнению с аккумуляторами с жидким электролитом, но более низкая, чем у аккумуляторов изготовленных по технологии GEL (у которых электролит желеобразный). Последние имеют ряд преимуществ.

> См. также

  • Автомобильный аккумулятор
  • Электролит

Примечания

  1. (англ.) Valve-regulated lead-acid batteries. David Anthony James Rand
  2. Аккумулятор AGM — что это? Конструкция, отличия, как заряжать? (рус.), AkkumulyatorAvto.ru (25 марта 2017). Дата обращения 10 июня 2017.
  3. 1 2 3 Частые вопросы и ответы по свинцовым аккумуляторам

>VRLA аккумуляторы

КЛАПАННО- РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ (VRLA)

Аккумуляторы этой группы часто обозначают сокращенно VRLA (Valve Regulated Lead Acid, в переводе с англ. Клапанно-Регулируемые Свинцово-Кислотные) или же SLA (Sealed Lead Acid Герметизированные Свинцово-Кислотные). Аккумуляторные батареи данного типа бывают, в зависимости от исполнения, различной емкости: от 1 до 300 Ач для 6-В и 12-В моноблоков, и вплоть до 4000 Ач для 2-В элементов.

Особенность аккумуляторов типа VRLA – отсутствие необходимости долива воды в течение всего срока службы и практически полное отсутствие выделения газов (водорода и кислорода) – продуктов электролиза воды, входящей в состав электролита. Поэтому их нередко называют герметизированными необслуживаемыми. Незначительное обслуживание, тем не менее, необходимо: прежде всего, визуальный осмотр, протирание от пыли, подтяжка соединений и контроль напряжений.

Благодаря особенностям конструкции и составу материалов пластин, сепараторов и электролита продукты электролиза воды – молекулы водорода и кислорода – в аккумуляторах данного типа рекомбинируют, превращаясь в молекулы воды и возвращаясь в состав электролита.

Коэффициент рекомбинации при нормальных условиях эксплуатации достаточно высок и может достигать >99%. Поэтому лишь очень незначительная часть непрорекомбинировавших газов накапливается внутри корпуса аккумулятора и затем при превышении заданного уровня давления стравливается в атмосферу через специальные клапаны.

Поэтому в большинстве случаев аккумуляторы VRLA могут эксплуатироваться в составе электропитающего и пр. оборудования в помещениях без принудительной вентиляции – будет достаточно лишь естественной. Тем не менее существуют нормативы размещения аккумуляторов в шкафах и помещениях, рассчитываемые по формулам производителей.

ИНВЕРТОРНО-АККУМУЛЯТОРНАЯ СИСТЕМА – ВЫГОДНАЯ ЗАМЕНА ГЕНЕРАТОРУ

15 преимуществ!!!

СТОИМОСТЬ И ПРИМЕРЫ ИНВЕРТОРНО-АККУМУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ РЕЗЕРВНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Электролит в аккумуляторах VRLA находится в связанном состоянии.

В зависимости от способа иммобилизации электролита аккумуляторы делятся на две основные группы – AGM аккумуляторы и GEL (гелевые аккумуляторы), подробнее о которых вы можете прочитать, нажав на соответствующие ссылки.

Нередко потребители, и даже некоторые «горе-продавцы» в силу своей технической неосведомленности называют гелевые аккумуляторы «гелиевыми». Это является заблуждением, поскольку газ Гелий (Не) не имеет ни малейшего отношения к аккумуляторной отрасли. Подробнее об этом Вы можете прочитать в статье «Гелиевые аккумуляторы – разрушение мифа. Сравнение гелевых и AGM батарей».

По типу пластин имеется несколько вариаций аккумуляторов VRLA.

Прежде всего, большая часть как АGM, так и GEL аккумуляторов выпускается с плоскими намазными пластинами, которые могут иметь отличия по толщине, структуре и составу активных материалов.

Кроме того, некоторые производители (в т.ч. и EverExceed) предлагают аккумуляторные батареи AGM специального исполнения с возможностью повышенной краткосрочной энергоотдачи – так называемый тип HIGHRATE. Данные аккумуляторы оптимизированы для работы в ИБП. Они могут иметь и другое обозначение. Такие аккумуляторы выполнены по технологии VRLA AGM (с жидким электролитом, адсорбированным в микропористый сепаратор), но имеют повышенную энергоемкость и способны отдать большой ток при разряде небольшой длительности (высокоинтенсивный разряд обычно за время до 30 мин.). НR-батареи могут развивать большую мощность при коротких разрядах, а для условий длительного разряда (несколько часов) имеют емкость, сравнимую с аккумуляторами стандартного AGM-исполнения при тех же габаритах. Большая удельная мощность таких АКБ достигается за счет применения более тонких пластин либо с развитой структурой их поверхности, а также благодаря некоторым вариациям состава активных материалов пластин.

Аккумуляторы типа HR несколько дороже стандартных VRLA AGM, но они более оптимальны для тех приложений, где требуется малое время автономности и критичен фактор удельной мощности. С АКБ, выполненной по технологии HR, можно достичь более высоких мощностных параметров и за счет этого сэкономить, отказавшись от аккумулятора стандартного типа большей емкости.

Надо сказать, что оптимизированные для применения в ИБП аккумуляторы имеют преимущество перед стандартными VRLA батареями при разряде небольшой длительности. Если его время больше 30-40 мин., то показатели аккумуляторов обоих типов сравниваются, и оптимизированная АКБ теряет свое преимущество над стандартной за счет относительно более высокой стоимости.

Кроме плоских пластин применяются трубчатые (аналогичные OPzS) в сочетании с гелевым электролитом (OPzV-тип). Аккумуляторы этого типа применяются в режимах глубоких разрядов средней и большой продолжительности, имеют невысокие динамические характеристики, но высокие показатели цикличности.

По конструктивному исполнению аккумуляторы VRLA делятся на 2-В элементы и 4-В, 6-В, 8-В и 12-В моноблоки, а также различаются по расположению полюсных терминалов. Так, у большинства производителей (в т.ч. и EverExceed) наряду с обычными аккумуляторами с полюсными терминалами на верхней крышке имеется тип аккумуляторов с фронтальным расположением терминалов (фронт-терминальные аккумуляторы), что удобно для стоечного/шкафного размещения аккумуляторов, соединения их друг с другом и обслуживания/контроля.

Корпуса аккумуляторов VRLA обычно изготовлены из ударопрочного термостойкого пластика ABS (стандарт UL94 HB), некоторые производители (в т.ч. и EverExceed) опционно предлагают огнестойкий (не распространяющий горения) АBS согласно стандарту UL94 VO.

В таблице ниже можно увидеть, в каких сферах применяются различные виды VRLA-аккумуляторов:

AGM GEL HIGH RATE OPzV
  • Системы бесперебойного питания (ИБП)
  • Телекоммуникация
  • Приемно-передающее оборудование связи
  • Системы аварийной подачи электроэнергии на электростанциях и подстанциях
  • Системы сигнализации
  • Охранные и противопожарные системы
  • Электронные кассовые аппараты
  • Cистемы аварийного освещения
  • Автономное оборудование (моечные машины, погрузочная техника, коляски для инвалидов)
  • Телекоммуникация
  • Холодильное оборудование
  • Освещение
  • Электромобили
  • Ветряная и солнечная генерация
  • Автономное электрооборудование
  • Источники бесперебойного питания (ИПБ, UPS)
  • Аварийное освещение
  • Телекоммуникация
  • Промышленные потребители постоянного тока
  • Телекоммуникации
  • Аварийное освещение/навигационные приложения
  • Источники бесперебойного питания (UPS)
  • Коммутационно – распределительные системы
  • Радиорелейная связь
  • Системы контроля и управления
  • Стационарные системы солнечной генерации и накопления электроэнергии

Компания «Пульсар Лимитед», эксклюзивный представитель «EverExceed Industrial Company Limited», одного из крупнейших мировых производителей аккумуляторных батарей промышленного типа, солнечных батарей, ИБП, зарядно-выпрямительных устройств и прочей электротехнической продукции, предлагает на рынке Украины высококачественные промышленные аккумуляторные батареи различного исполнения и типа (практически все из вышеперечисленных), а также профессиональный сервис по подбору, проектированию, монтажу, вводу в эксплуатацию и дальнейшему обслуживанию решений любого уровня сложности.

Хотите узнать больше? Свяжитесь с нашим менеджером

AGM VRLA аккумуляторы EverExceed производятся по новейшим прогрессивным технологиям, и представлены несколькими видами, с различными техническими особенностями:

Standard Range

Front Access

Modular Max Range

Aino Micro

Напряжение, U: 6-12, В Напряжение, U: 12, В Напряжение, U: 2, В Напряжение, U: 4-12, В
Емкость, С10: 18-240, Ач Емкость, С10: 40-250, Ач Емкость, С10: 150-3000, Ач Емкость, С20: 1.3-64, Ач
Срок службы – до 12 лет Срок службы – до 15 лет Срок службы – до 20 лет Срок службы – 5-8 лет
Циклический ресурс: до 600 циклов глубокого разряда Циклический ресурс: до 600 циклов глубокого разряда Циклический ресурс: до 800 циклов глубокого разряда Циклический ресурс: до 300 циклов глубокого разряда

Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!

VRLA батареи — VRLA battery

Батарея 12V VRLA, как правило , используется в небольших источниках бесперебойного питания и системы домашней безопасности

Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием ( батареи VRLA ) иногда называют герметичные свинцово-кислотные ( SLA ) или необслуживаемые батареи .

Существует три основных типа батарей VRLA, герметичная VR мокрая ячейка , впитывающий стеклянный мат ( AGM ) и гель — клетки . Гелевые клетки добавляют кремнеземную пыль в электролит, образуя густую замазку, как гель. Они иногда называют «силиконовых батарей». AGM (абсорбирующее стекло матовое) батареи имеют стекловолокна сетку между аккумуляторными пластинами , который служит для содержит электролит. Обе конструкции имеют преимущества и недостатки по сравнению с обычными батареями и запечатанных VR мокрыми клеток, а также друг с другом.

Благодаря своей конструкции, клетка геля и тип AGM VRLA из могут быть установлены в любом положении, и не требуют постоянного обслуживания. Термин «необслуживаемые» является неправильным , как VRLA батареи все еще требуют очистки и регулярного функционального тестирования. Они широко используются в больших портативных электрических устройств, Внесетевые питания системы и аналогичные роли, где большие объемы хранения необходимы при более низкой стоимости по сравнению с другими технологиями с низким уровнем обслуживания , таких как литий-ионный аккумулятор .

Основы эксплуатации силовых аккумуляторных батарей

Пока речь пойдет и доступных и сравнительно неприхотливых в эксплуатации никель кадмиевых и никель металлгидридных аккумуляторах.
Методика заряда и тех, и других практически идентична: аккумуляторы заряжаются постоянным током фиксированной величины. Окончание заряда определяется по достижению напряжения аккумуляторной батареи определенного значения. При зарядке постоянным током сразу после достижения пика напряжение начинается спад — это свойство используется автоматическими зарядниками для определения окончания заряда батареи. В зарубежной терминологии, такие зарядные устройства часто называются ‘peak chargers’.
Напряжение исправного полностью заряженного никель кадмиевого или никель металлгидридного аккумулятора составляет 1,35..1,36 вольта. При падении напряжения до 1,2 вольта на элемент или ниже, никель кадмиевая батарея является разряженной (т.е. под нагрузкой напряжение на элементе падает практически до нуля); для никель металлгидридных разряд наступает при падении напряжения ниже примерно 1,26 вольта. Эти цифры основаны на данных из специальной литературы и уточнены в процессе реального опыта эксплуатации аккумуляторов обоих рассматриваемых типов. Они НЕ зависят от емкости элемента или от его производителя при условии того, что элемент исправен. Именно это позволяет микропроцессорным зарядным устройствам точно определять окончание заряда вне зависимости от параметров подсоединенной батареи.
Напомню, что к силовым батареям относят батареи с малым внутренним сопротивлением, что позволяет им отдавать большой ток. Чтобы определить максимально допустимый ток конкретного элемента, необходимо разделить 0,2 вольта (допустимое падение напряжения под нагрузкой) на величину внутреннего сопротивления элемента в Омах (указывается производителем в даташите, даташит берется на официальном сайте). Силовые аккумуляторные батареи допускают их ускоренный заряд током большой величины. Но прежде стоит сказать, что стандартным током заряда считается ток заряда в 0,1С — т.е. численно равный одной десятой от номинальной емкости аккумулятора. Если аккумулятор имеет емкость 700 мачас, его стандартный зарядный ток составит 0,07 ампера. Низкая химическая эффективность, в особенности у кадмиевых аккумуляторов, превращает часть подводимой энергии в тепло, и время заряда током 0,1С составляет не 10, как было бы в теории, а примерно 14 часов. Косвенным признаком окончания заряда батареи является ее усиленный нагрев — и если у вас нет возможности постоянно контролировать напряжение, а зарядник не имеет функции автоматического отключения — отключать батарею следуют при начале ее заметного нагрева.
В режиме быстрого заряда значение зарядного тока достигает величин, сравнимых или превышающих значение емкости аккумулятора. Для большинства силовых никель кадмиевых аккумуляторов, максимальная величина зарядного тока достигает 4-5С, что позволяет полностью зарядить батарею за примерно 15 минут, для никель металлгидридных (так же силовых) значение максимально допустимого зарядного тока достигает 1,5С (заряд за 40 минут). Точно определить максимально допустимый зарядный ток для конкретного аккумулятора можно по факту его нагрева — если аккумулятор при заряде начинает нагреваться (что свидетельствует о повышении внутреннего сопротивления — следствие того, что не вся подводимая электроэнергия успевает преобразоваться в химическую и переходит в тепло), то зарядный ток превысил допустимую величину. При нормальном же заряде нагрев аккумулятора наблюдается лишь на заключительной стадии заряда — когда в батарею закачано более 90% емкости.
Превышение зарядного тока сверх допустимой величины снижает срок службы аккумулятора и не позволяет зарядить его на 100%. К примеру, никель-металлгидридный аккумулятор при заряде током в 2С набирает лишь 80% от номинальной емкости и в процессе заряда ощутимо нагревается. В процессе эксплуатации допускается нагрев аккумуляторов до 70 градусов Цельсия. При нагреве аккумулятора свыше 70-80 градусов Цельсия внутри аккумулятора резко повышается газообразование, приводящее к возникновению избыточного давления. Современные силовые аккумуляторы имеют в своей конструкции предохранительные клапаны для сброса такого избыточного давления, однако, это не исключает возможность взрыва элемента и уж в любом случае приведет к его выходу из строя!
В общем и целом, заряд малым током позволяет зарядить аккумулятор более полно в отличие от заряда большим током. Некоторые производители настоятельно рекомендуют заряжать аккумуляторы лишь малым током и с применением качественных зарядных устройств, мотивируя это повышением срока службы элементов. Однако, для силовых аккумуляторов эта разница практически незаметна, даже может наблюдаться негативный эффект, когда после зарядки слабым током аккумулятор ‘неохотно’ отдает большой. Таким образом, быстрый заряд силовых аккумуляторов часто является для них более предпочтительным.
Применительно к никель кадмиевым и никель металлгидридным аккумуляторам, конечно же, стоит напомнить, что помимо ощутимой разницы в емкости на единицу массы, паспортное число циклов заряд-разряд для кадмиевых элементов составляет 1000, для металлгидридных — 500. Однако, никель кадмиевые аккумуляторы имеют выраженный эффект памяти. Не вдаваясь в детальное описание, с практический стороны это означает лишь то, что перед зарядом никель кадмиевого аккумулятора его необходимо (очень желательно) полностью разрядить. Никель металлгидридные аккумуляторы имеют более слабый эффект памяти, и их допускается при необходимости дозаряжать (не сильно увлекаясь). Так же из особенностей — никель кадмиевые аккумуляторы менее чувствительны к их глубокому разряду. Допускается разряд никель кадмиевых батарей до 0,6 вольта на элемент, в то время, как никель металлгидридные нише 1,2В на элемент разряжать не стоит.
По сравнению с кадмиевыми, никель металлгидридные характеризуются более сильным саморазрядом (теряют до 30% заряда за месяц) и более низкой стойкостью к отрицательным температурам — ниже минус 5 лучше не эксплуатировать их вообще, в то время, как никель-кадмиевые сносно чувствуют себя даже до минус 20 градусов.
Кроме того, силовые никель металлгидридные аккумуляторы практически всегда имеют меньший максимальный ток, чем сравнимые по массе силовые никель-кадмиевые элементы, даже при меньшей емкости последних. Например, силовой кадмиевый аккумулятор типоразмера 23А емкостью 600 мачас способен отдавать ток до 15 ампер, в то время, как силовой гидридный, того же типоразмера но с емкостью 1000 мачас, способен отдавать ток лишь 8-9 ампер.
Новая аккумуляторная батарея не сразу способна отдавать максимальный ток — требуется т.н. ‘раскачка’ батареи. Раскачка происходит за примерно 3..5 циклов заряд-разряд. При этом, с чисто физической точки зрения, состояние аккумуляторов характеризуется падением внутреннего сопротивления и некоторым увеличением емкости, что позволяет им в дальнейшем отдавать нужный ток. После прохождения фазы раскачки, при соблюдении правил эксплуатации, характеристики аккумуляторов остаются практически неизменными на протяжении длительного периода.
По мере эксплуатации элементов спаянных в батарею, возможна разбалансировка элементов. Разбалансировка возникает в следствие неоднородности характеристик элементов батареи, в частности — рассогласования их емкости. При заряде всей батареи от одного источник тока, во все элементы закачивается примерно одинаковая энергия. Но так как емкость одних элементов ниже, чем других — заряд первых происходит быстрее и итоговое напряжение на них оказывается выше допустимого значения, так как заряд остальных элементов еще не закончен и зарядное устройство продолжает вкачивать ток, так как контролирует лишь общее напряжение всей батареи, а оно еще не достигло расчетной величины. Перезаряд отдельных элементов приводит к их повреждению и еще более сильному падению емкости, которое усугубляет ситуацию, а при разряде — эти элементы разряжаются раньше других и зачастую ниже допустимого уровня, что так же негативно сказывается на их характеристиках.
Для избежания разбалансировки следует, во первых, использовать качественные элементы известных марок, во вторых — стараться использовать батареи с малым количеством последовательно соединенных элементов, либо по возможности заряжать каждый элемент в батарее отдельно. Существуют так же устройства для балансировки. Они активно применяются при эксплуатации литиевых аккумуляторных батарей, где последствия неправильной эксплуатации имеют гораздо более опасный характер. Но применение аналогичных устройств возможно и для никель-кадмиевых/металлгидридных батарей. Устройство для балансировки подсоединяется своими выводами к выводам каждого отдельного элемента батареи во время зарядки от одного общего зарядника, и при достижении напряжения элемента максимально допустимого значения балансировочное устройство шунтирует избыточный зарядный ток. Это позволяет заряжать все элементы в батарее до одного уровня, вне зависимости от рассогласования их емкости. Срок службы батареи при этом возрастает.
Опускаясь от теории к практике, хочется кое-что сказать о марках аккумуляторов, которым следует отдавать предпочтение.
Вне всякого сомнения, фирма SANYO производит лучшие в мире кадмиевые и гидридные аккумуляторы. При стоимости в 2-3 раза выше китайских за элемент аналогичного типоразмера и емкости, они обладают высочайшими характеристиками: емкость всех элементов практически идентична, элементы без труда отдают высокие токи и хорошо переносят быстрый заряд. Даже уровень заряда элементов, поставляемых с завода, изначально практически идентичен, и разница напряжения между элементами составляет сотые вольта.
Но использование более дешевых элементов китайских марок тоже не исключено. Правда, ввиду повышенной сложности поиска информации о характеристиках китайских элементов, стоит иметь ввиду, что не зная параметров внутреннего сопротивления, на свой страх и риск можно брать лишь никель-кадмиевые батареи, так как они, в большинстве своем, по умолчанию являются силовыми. На сегодняшний день практически все имеющиеся в продаже никель кадмиевые элементы формата АА способны отдавать ток до 15 ампер вне зависимости от производителя. Однако, китайские элементы зачастую обладают емкостью меньше заявленной и хуже переносят ускоренный заряд (не набирают полную емкость). Срок службы китайских элементов совершенно очевидным образом ниже, чем у фирменных. Правда, точную цифру, к сожалению, назвать не смогу. Характеристики элементов менее стабильны, и в батарее из 6 и более элементов уже через 10-20 циклов заряд-разряд часто возникает заметная разбалансировка, вплоть до полного выхода из строя одного из элементов.
Элементы фирмы VARTA, возможно, не уступают по качеству японским SANYO, однако их стоимость заметно выше, и оправданность их покупки под сомнением.
К никель металлгидридным аккумуляторам любых производителей стоит относится с опаской: если точно не знаете данных по их внутреннему сопротивлению, не стоит покупаться на более высокую емкость — элементы почти наверняка окажутся ‘бытовыми’ — способными отдавать ток лишь 3С. К примеру, бытовой гидридный аккумулятор формата АА емкостью 2500 мачас будет отдавать ток не более 7,5ампер — этого по уши достаточно для цифрового фотоаппарата или фонарика с галогенной лампой, но ни в радиоуправляемую модель, ни в электрический автомат такой совать не стоит!
Совсем недавно выяснилось, что многие сомневаются, стоит ли хранить аккумуляторы в заряженном виде, либо в разряженном?
И неудивительно — ведь в литературе встречаются самые противоречивые данные на этот счет — от ‘хранить в полностью разряженном виде’ до ‘в полностью заряженном’.
Поразмыслив, многие могут прийти к совершенно правильному выводу, что хранить аккумулятор можно в любом виде, вне зависимости от степени его заряда. Главное — не допускать попадания в батарею влаги, и хранить при постоянной (предположительно — комнатной) температуре, а так же исключить случайное замыкание контактов. Т.е. батарея вполне комфортно полежит, например, в ящике стола или на полке. Собственно, она и так всегда там лежит
Однако, все же посоветую НЕ хранить батарею в разряженном виде. Дело в том, что благодаря саморазряду, напряжение элементов будет понижаться, что может привести к чрезмерно глубокому разряду элементов и снижению их характеристик, поэтому желательно, чтобы во время хранения в батареи оставался какой-то заряд. По окончанию хранения просто разряжаем батарею до конца, заряжаем снова — и в бой!
PS: Прошу не винить меня за некоторые неточности и недоговорки — я лишь постарался максимально доходчиво рассказать об основных аспектах эксплуатации АКБ, которые необходимо знать в первую очередь. К примеру, остались в стороне вопросы о кривых разряда батарей, изменении параметров АКБ по мере жизненного цикла и о зарядных устройствах.
ADF

Аккумуляторы силовые для долгой работы

Стартерные аккумуляторы — далеко не единственный вид аккумуляторов, широко используемых в технике.

Так, силовые аккумуляторы незаменимы, если двигатель внутреннего сгорания не может быть применен.

К примеру, погрузчики и штабелеры часто используются внутри зданий.

Очевидно, что продукты горения топлива, токсичные для людей, делают невозможным использование обычного двигателя внутреннего сгорания. На такую технику ставятся электрические двигатели.

Однако такой двигатель тоже должен получать энергию — для обеспечения ею и применяются силовые аккумуляторы.
Такие аккумуляторы обладают большой емкостью, они устойчивы к разрядам и достаточно долговечны.

Однако эксплуатировать их достаточно сложно, а на зарядку уходит много времени: так как внутреннее сопротивление очень мало, то и заряжать приходится малыми токами, в противном случае возможен выход устройства из строя.

Кроме того они быстро разряжаются в условиях покоя, так что хранить их приходится полностью заряженными.

Как правило пластины силовых аккумуляторов изготавливаются из соединений никеля, а электролитом служит раствор щелочи.