Гелевый аккумулятор: как устроен и как заряжать

Что такое гелевый аккумулятор

Гелевый аккумулятор – это свинцово-кислотный источник питания, в котором электролит между пластинами находится в абсорбированном, гелевом состоянии. В гелевом аккумуляторе электролит загущен силикагелем.
Такие аккумуляторы чрезвычайно прочны и универсальны. Аккумуляторы этого типа выделяют мало дыма и могут использоваться в местах, где отсутствует достаточная вентиляция.

Устройство и принцип работы

И гелевые, и AGM-технологии основаны на концепции свинцово-кислотной технологии, которая была открыта еще в 1869 году. За все эти годы основная технология свинцово-кислотных систем практически не изменилась: электролит является кислотным, а пластины изготовлены из свинца.

Справка! Когда они были впервые представлены, свинцово-кислотные батареи произвели революцию в концепции накопления энергии. Это были самые первые батареи с возможностью подзарядки. Хотя свинец был дорогим, базовая конструкция свинцово-кислотных батарей была пригодна для массового производства. Это позволило снизить расходы до уровня, доступного для многих приложений.

Использование тонких пластин означало, что его можно использовать для приложений, требующих сильных и быстрых скачков тока (пусковые электродвигатели в автомобилях), в то время как более толстая пластина делала его идеальным для применений с глубоким циклом (холодильники, силовое освещение и т. д.).

Что заливается в гелевый АКБ

Для правильного обслуживания аккумулятора с гелеобразным электролитом требуется постоянное обновление содержания влаги. Это предотвращает пересыхание структуры геля, помогает поддерживать на нужном уровне вольтамперные характеристики прибора. Однако обычной водой из-под крана пользоваться не стоит, как и в случае со свинцово-кислотными моделями. За счет высокого содержания в такой воде различных примесей химические реакции будут протекать неправильно, электролит засоряется и батарея в целом не способна работать на полную мощность. Если в обычном классическом варианте, в крайнем случае, можно сменить электролитическую жидкость, то для гелевой батареи это сделать невозможно.

Для добавления к гелю приобретается дистиллированная вода. Она продается в специализированных автомобильных магазинах или обычных аптеках. Предпочтительнее приобретать даже в аптечных сетях, поскольку данная жидкость всегда будет иметь высокое качество, гарантирующее стабильную работу батареи в будущем.

ВАЖНО: Запрещается заливать в гелевые батареи чистый электролит. При использовании абсорбированного варианта нет гарантий «выздоровления» батареи.

При надлежащем уходе, использовании качественного дистиллята для обслуживания, правильной зарядке, гелевые батареи могут служить до десятка лет. Даже более высокая их стоимость со временем может окупиться, учитывая, что свинцово-кислотные аналоги эксплуатируются в среднем 3-4 года.

Разновидности аккумуляторов

Гелевые АКБ имеют тенденцию терять энергию быстрее, чем аккумуляторы AGM, особенно при более низких температурах. Это из-за гелеобразного тиксотропного состава батареи. Аккумуляторы AGM работают в экстремальных погодных условиях, что делает их пригодными для энергоемких зимних коммунальных служб, таких как снегоходы.

Когда дело доходит до глубины разряда (DoD), гелевые аккумуляторы используют кислоту лучше, чем аккумуляторы AGM. Кислота защищает пластины гелевых батарей, расширяя возможности их глубокого разряда. Тем не менее, гелевая батарея должна быть правильно заряжена, иначе это может привести к преждевременному выходу из строя. Шрам внутри желеобразного материала может создавать пакеты, которые разъедают пластины.

Каждый тип батареи имеет свое назначение и использование случай, так что давайте рассмотрим плюсы и минусы каждого.

В течение многих лет залитая свинцово-кислотная батарея была стандартом в солнечной промышленности. Этот тип батареи также используется в тележках для гольфа и вилочных погрузчиках. Они являются наиболее экономичными и долговечными из свинцово-кислотных аккумуляторов.

Что такое и как выглядит гелевый аккумулятор

Гелевый аккумулятор для автомобиля

Принцип работы такого аккумулятора не имеет никакого отличия от аккумуляторов иного вида. Главная разница в конструкции. Технология производства гелевый свинцово-кислотного прибора подразумевает полную герметичность и невозможность обслуживания моделей данного типа. В нем электролит, который сосредоточен между пластинами, имеет гелевую, то есть абсорбированную консистенцию.

А вот в иных АКБ электролит – это смесь, которая состоит из дистиллированной воды, а также серной кислотой. Гелевая же консистенция наполнителя в устройствах нового поколения достигается за счет добавления в него силиконового состава. Она и сгущает смесь.

Определенное количество пластиковых блоков цилиндрической формы, соединенных в единое целое, образуют корпус гелевого аккумулятора.

Основными составными элементами в таких батареях являются:

• электроды с отрицательным и положительным зарядами;
• электролит;
• по составу пористые пластины-сепараторы;
• короб корпуса;
• определенное количество клемм;
• клапаны.

Согласно принципу работы аккумулятора, источник с зарядом отдает его. В процессе такой передачи падает напряжение и уменьшается, одновременно с этим, плотность электролита.

Характеристики гелевых аккумуляторов

Обе категории, относящиеся к герметичным свинцово-кислотным батареям , батарея AGM (абсорбирующее матовое стекло) и гелевая батарея, часто ошибочно принимают за одно и то же. Обе батареи обладают схожими характеристиками, такими как возможности глубокого цикла , неразрывная конструкция, и обе могут использоваться в разных ориентациях. Аккумуляторы двух типов также известны своими низкими саморазрядами, низкими эксплуатационными расходами и устойчивостью к вибрации. Тем не менее, AGM и гель являются двумя совершенно разными типами батарей.

Иногда вы видите, что они называются VRLA (свинцово-кислотные аккумуляторы с регулирующим клапаном), потому что они имеют небольшой клапан, позволяющий выходить из газов, которые возникают во время зарядки.

Устройство и технология гелевых аккумуляторов

В результате внедрения новых технологий в области химии электрической энергии были созданы гелевые аккумуляторы. Произошло это не вчера, а ещё во времена начала освоения космического пространства. Для использования в условиях невесомости стандартные кислотные аккумуляторы не подходят. Это и привело к созданию долговечных гелевых аккумуляторов.

По своему принципу действия эти АКБ ничем не отличаются от свинцово-кислотных, но вместо кислоты в них залит гель. Он получается в результате добавления в серную кислоту силиконового вещества. Этот компонент создан на базе двуокиси кремния. Конструкция свинцовых электродов гелевых АКБ может быть плоской и спиральной.

Изображение основных составляющих гелевого аккумулятора
Выше представлен аккумулятор с плоскими электродами. Также есть модели со свинцовыми электродами, которые свёрнуты в рулон. Полученные цилиндрические блоки объединяются в аккумуляторную батарею. Ниже представлен пример подобной конструкции.

Схематического изображение гелевого аккумулятора с электродами, свернутыми в рулон
В качестве материала корпуса для гелевых АКБ используется пластик повышенной прочности.

Преимущества и недостатки гелевых аккумуляторов

Гелевые аккумуляторы дороже, чем другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов, поэтому они не идеальны за пределами небольшого количества конкретных солнечных приложений (в основном, с очень жарким климатом). Технология затмила другие типы батарей, которые были разработаны совсем недавно.

Плюсы и минусы

Рассмотрим гелевый аккумулятор, его плюсы и минусы с точки зрения практической пользы:

Плюсы батарей:

1. Лучше всего подходит для применений с глубоким циклом, и их срок службы обычно составляет от 500 до 5000 циклов
2. Бесплатная поддержка
3. Поэтому минимальная коррозия совместима с чувствительным электронным оборудованием
4. Прочный и виброустойчивый
5. Очень безопасно, так как меньше риск ожогов серной кислотой
6. Самая низкая цена за месяц (стоимость / месяцы жизни)
7. Самая низкая цена за цикл (стоимость / жизненные циклы)

Минусы:

1. Высокая начальная стоимость
2. В случае перезарядки вода не может быть пополнена.
3. Требуются специальные зарядные устройства и регуляторы.
4. Горячие температуры могут отрицательно повлиять на кислоту, она может сильно повредить гель и может соскользнуть с пластин.

Плюсы и минусы гелевых аккумуляторов

Плюсы гелевых АКБ

• Длительный срок эксплуатации (до десяти лет). Батареи этого типа выдерживают большое число циклов разряда – заряда (до 600 раз);
• Комплектующие высокого качества. Благодаря этому аккумулятор имеет высокую надёжность прочность;
• Высокий КПД и малое внутреннее сопротивление батареи;
• Можно устанавливать на вертикальные и наклонные поверхности;
• Широкий диапазон рабочих температур (от + 40 до – 40 градусов Цельсия);
• Не требуют обслуживания (дозаправки электролитом);
• Безопасны для человека и ОС (нет вытекания электролита даже при повреждении корпуса).

Минусы гелевых АКБ

• Высокая стоимость по сравнению с обычными кислотными аккумуляторами;
• Критичны высокие токи заряда. При перезарядке батарея может выйти из строя. Требовательны к зарядному устройству;
• Не переносят очень низкие температуры;
• Крайне желательна адаптированная бортовая электрическая система автомобиля (стабильные характеристики без скачков).

Как обслуживать гелевый аккумулятор

Обслуживание гелевых аккумуляторов это восстановлению объема геля-электролита и заряда батареи. Несмотря на то, что поставщики не делают особенный упор на то, что в гелевых батареях происходит полная регенерация газов и они не поступают в атмосферу, утечка всё-таки присутствует. После использования батарею нужно правильно утилизировать.

Зарядное устройство

Хорошее зарядное устройство, допустим, Auto Welle AW05-1204, поддерживает заряд в несколько стадий, каждая из которых активируется в автоматическом режиме. Мультистудийный заряд позволяет держаться оптимальных параметров, которые зависят от заряда аккумулятора. Повышенная точность выходных параметров позвоялет обеспечить 100% заряд. Простые ЗУ работают в 2-3 этапа, в дорогих приборах заряд может производится в 5 и больше этапов.

Особенности зарядки

Низкокачественная зарядка аккумулятора может нести для него опасность. Например, превышение тока зарядки может привести к “усыханию” аккумулятора. По стандарту, гелевые АКБ считаются самодостаточными (не обслуживаются), так как держат воду в своих капсулах. Тем не менее при повышенном токе заряда могут проходить испарения через клапаны защиты. Отработанный аккумулятор сильно теряет свои характеристики.

Проверка работоспособности

Рекомендуется выполнить тестовый запуск в объеме 30-40 процентов от планируемой нагрузки. Чтобы убедиться в рациональность выбора нагрузки для теста, лучше обратиться к инструкции и уточнить данные там.

Обслуживание гелевых аккумуляторов для автомобиля

При обслуживании не требуется выполнять каких-то особенных манипуляций. Гелевый аккумулятор достаточно периодически заряжать, а дозаправки электролитом он не требует. Он не испаряется и работает по замкнутому циклу внутри батареи. Но гелевым, как и обычным АКБ, требуется периодическая подзарядка. К процессу зарядки эти аккумуляторы очень требовательны. То же самое ёмкости и о характеристиках бортовой системы авто.

При обслуживании следует помнить, что напряжение в сети автомобиля не должно резко меняться. Особенно критичны для гелевой батареи высокие значения напряжений. Величина напряжения не должна превышать 14,2–14,4 вольта.

Если такое происходит, то в бортовой системе должен включаться режим стабилизации напряжения. Для обычной кислотной АКБ такие значения не критичны, а для гелевой недопустимы. При высоком напряжении возрастает интенсивность образования газов, гель отслаивается от пластин и аккумулятор выходит из строя. Экстремально низкие температуры при эксплуатации недопустимы. Если гель начинает застывать, то резко снижаются характеристики аккумулятора. В частности, пусковой ток. Помните, что для зарядки гелевой батареи требуется специальное устройство, а ток не должен превышать 0,1 от номинальной ёмкости АКБ.

Как отличить гелевый аккумулятор от кислотного?

АКБ по типу GEL изначально разрабатывался для военных целей. При повреждении этот тип способен еще долго проработать.

Узнать гелевый аккумулятор это или нет, можно по этикетке на самом устройстве. На корпусе будет надпись GEL.

Чем отличается гелевый аккумулятор от кислотного?

Основное отличие от обычного накопителя тока заключается в наличие густого электролита. Это позволяет использовать источник энергии хоть к верх ногами. Он будет работать, в отличие от кислотного. В кислотном сразу и плотность изменится и напряжение станет другим. В Gel АКБ все будет без особых изменений.

Лучше всего гелевые аккумуляторы применять для автомобилей с точной электронной начинкой.

Где используется гелевый аккумулятор?

Гелевые аккумуляторы на 6 и 12 вольт могут применяться в:

1. Шуруповертах.
2. Бесперебойниках (ИБП).
3. Машинах.
4. Скутерах.
5. Мотоциклах.
6. Снегоходах.
7. Квадрациклах.
8. Котлах.
9. Лодочных электромоторах.
10. Для солнечных батарей.
11. Применяют для электроколясок.
12. Эхолота.
13. Спутниках.
14. Космических кораблях.
15. Военной технике.
16. Уличном освещении.
17. Как накопители альтернативной энергии от ветряков.
18. Аппаратура связи.
19. Гидроциклы.

Чем выше ток разряда или пусковой ток, тем мощнее является АКБ.

В чем особенности гелевых аккумуляторов

Что ж, мы более-менее разобрались с тем, как работает кислотный аккумулятор. У него есть несколько недостатков. Наибольшую опасность представляет выделение опасной пары газов из электролита. Как было описано в предыдущем разделе, их выделение непременно возникает при перезаряде аккумулятора. Еще одна проблема: испарение воды. На практике АКБ постепенно теряет воду по ходу эксплуатации – идеальная зарядка практически невозможна, да и на нее приходится лишь доля потерь H2O. Гелевые аккумуляторы лишены этого недостатка. Аккумуляторный гель состоит из воды, серной кислоты и иммобилизирующего силиконового вещества на основе двуокиси кремния. За счет добавления последнего в жидкий электролит он становится очень плотным. Вот каковы достоинства гелевых аккумуляторов:

1. В них не наблюдается бурного выделения газов;
2. Емкость АКБ почти не меняется в неблагоприятных условиях (например, в сильный мороз);
3. Устройство не выходит из строя при пробое корпуса;
4. Такие аккумуляторы не требуют обслуживания;
5. Их можно перезаряжать до 1000 раз;
6. Пластины таких аккумуляторов со временем не осыпаются.

Запчасти на Mitsubishi lancer

Масло трансмиссии
LANCER IX sedan (CSA) (06.03 — 06.08)

Запчасти на Audi 80

Масло моторное 80 sedan (89, 89Q, 8A, B3) (06.86 — 10.91)
Наиболее приятными «бонусами» гелевой АКБ является то, что в ней не осыпаются пластины, не наблюдается самопроизвольный разряд и само устройство отличается высокой устойчивостью к механическим воздействиям. Приятной особенностью устройства является низкий ток саморазряда – теряется лишь 15-20% заряда при 12-месячном простое. Однако без минусов не обошлось. Гелевые аккумуляторы не стали сверхпопулярными по причине:

• Высокой стоимости;
• Необходимости использования устройств, регулирующих напряжение зарядного тока (14,3-14,5 V, не больше);
• Необходимость установки на автомобиль специальных промежуточных блоков;
• Опасности выхода устройства из строя при сильной перезарядке.

Также практика успела показать, что хоть гелевые аккумуляторы исправно работают даже в сильный мороз, длительные воздействия низких температур отрицательно сказываются на самом геле. Автомобиль с таким аккумулятором всегда заводится с пол-оборота даже в сильный мороз, однако само устройство может выйти из строя спустя несколько лет эксплуатации. Решить эту проблему позволяет дополнительное утепление батареи, организация которого не займет много времени и не ударит по кошельку.

Мороз и гелевый аккумулятор

Производители заявляют, что он выдерживает температуры до -50 градусов Цельсия. Но здесь есть свои нюансы. И вообще это спорное утверждение.

При умеренной нагрузке на холоде гелевый аккумулятор для автомобиля показывает преимущество перед всеми другими типами АКБ. Так же его можно спокойно хранить на морозе.

В минусовых температурных условиях у Gel АКБ заметно падает пусковой ток. Это может привести к тому что на сильном холоде автомобиль не заведется.

В холодное время года гель может замерзнуть. Но есть виды со специальными присыпками против замерзания. Правда в этом случае стоимость источника энергии будет заметно выше.