Гелевый аккумулятор: преимущества и недостатки

Любой двигатель автомобиля состоит из систем и механизмов, тесно взаимодействующих между собой. Но чтобы все системы и механизмы пришли в действие, и двигатель заработал, требуется принудительно привести в действие их. Это в любом авто выполняется электростартером, входящего в систему электрообеспечения. Также при помощи этой системы производится воспламенение рабочей смеси в цилиндрах бензинового силового агрегата. Дополнительно система электрообеспечения отвечает за работу всех электроприборов авто.

Популярный гелевый аккумулятор Varta Ultra Dynamic

Когда двигатель запущен, энергообеспечение производится от генератора авто, которые приводиться в действие от коленчатого вала. Но если двигатель остановлен, генератор электроэнергию не вырабатывает, и обеспечение электроэнергией авто ложиться на внешний источник электропитания – аккумуляторную батарею, сокращенно АКБ.

АКБ – источник питания электроэнергией бортовой сети, которая вырабатывается и накапливается в самом аккумуляторе за счет химических процессов. Является устройством многоразового пользования, аккумулятор при надобности отдает энергию на источники бортовой сети авто. Больше всего заряда батареи расходуется на запуск мотора, после запуска аккумулятор восстанавливает свой заряд от генератора.

Часто даже уже на запущенном двигателе, АКБ приходится частично отдавать свой заряд на поддержание напряжения в бортовой сети. Происходит это, когда помимо системы зажигания бензинового мотора, которая запитывается при работающем двигателе, подключено дополнительно большое количество электроприборов бортовой сети. Генератор в таком случае уже не способен полностью обеспечить энергией сеть и часть ее забирается из аккумуляторной батарей.

Самыми распространенными являются кислотные аккумуляторы. Химическая реакция в них происходит с использованием электролита – смеси кислоты с водой. Но эти АКБ обладают рядом недостатков, среди которых требуемое обслуживание, постоянный контроль за состоянием заряда, выделение опасных паров при подзарядке, соблюдение положения АКБ в авто для предотвращения вытекания электролита, и возможное вытекание его при пробое корпуса.

Гелевые аккумуляторы. Плюсы и минусы

Недавно появились на авторынках новые вид аккумуляторов – так называемый гелевый аккумулятор. Принцип действия гелевого аккумулятора идентичен кислотному, разница лишь в электролите. В гелевых аккумуляторах в электролит добавлены химические элементы, которые обеспечивают ему состояние геля. То есть данный электролит находится в желеобразном состоянии.

У гелевых аккумуляторов немало достоинств по сравнению с обычными кислотными АКБ

Конструктивно у гелевых АКБ имеется ряд преимуществ перед кислотными:

• Гелевые аккумуляторы не требуют обслуживания (корпус их запаян, какие-либо технологические отверстия отсутствуют);
• В случае пробоя корпуса электролит через трещину не вытечет;
• При их зарядке, благодаря запаянному корпусу, не происходит выделение ядовитых паров;

На данный момент производятся два типа гелевых аккумуляторов.

Конструкция автомобильного аккумулятора BOSCH с использованием технологии AGM

1. Первый тип означается как GEL аккумуляторы. У этих АКБ желеобразное состояние электролита вызвано добавлением в него двуокиси кремния. Данные аккумуляторы обладают большим циклическим ресурсом. В некоторых случаях GEL аккумуляторы способны выдержать до 800 циклов заряда-разряда без потери энергоемкости.
2. Второй тип гелевых аккумуляторов обозначается как AGM аккумуляторы. У этих батарей электролит тоже используется кислотный, но сам электролит находится в специальном сепараторе, сделанном из стекловолокна. Данный сепаратор удерживает в себе электролит, чтобы он не мог растекаться. Этот аккумулятор полностью безопасен от паров, поскольку он удерживается в порах сепаратора и дальнейшем снова используется в химических реакциях. Данные АКБ способны выдержать цикл заряда разряда свыше 400 раз.

Видео: Гелевые аккумуляторы Duracell и их устройство

Рабочие положительные качества гелевых аккумуляторов таковы:

• Большой цикл заряда-разряда этих батарей, следовательно, и большой срок службы – 10-12 лет;
• Не обязательная срочная подзарядка АКБ после глубоко разряда. У этих батарей не произойдет осыпание пластин электродов в случае глубокого разряда без быстрого восстановления заряда, как это бывает у обычных кислотных батарей;
• Если батарея простаивает без работы, потеря энергии у данных АКБ происходит значительно ниже, чем у кислотных. Потеря энергии бездействующего АКБ за год – примерно 20%.

Это все, конечно хорошо, но в гелевых аккумуляторов есть и недостатки, причем существенные.

1. Первым недостатком является их чувствительность к напряжению заряда. Напряжение, подаваемое на гелевый аккумулятор должно быть не больше 14,4 вольта. При превышении этого значения происходит необратимое разрушения желеобразного электролита, если просто сказать – то электролит тает и восстановить его будет невозможно. А поскольку у многих авто диапазон напряжения в бортовой сети составляет 13-16 вольт, то применять гелевые батареи на них не рекомендовано.
2. Вторым недостатком является чувствительность гелевого электролита к низким температурам. При значительном снижении температуры электролит еще больше застывает, что приводит к снижению его показателей в два и более раз. Так что при сильных морозах этот АКБ может силовую установку авто и не запустить.
3. Также эти батареи очень «бояться» короткого замыкания. Даже незначительное и кратковременное кратковременное замыкание может полностью испортит батарею.

Как устроен гелевый аккумулятор

Устройство гелевого аккумулятора значительно отличается от устройства его кислотного предшественника. Главное отличие — вместо жидкости внутри находится плотная структура в виде геля. Такая структура обеспечивается тем, что в электролит добавляется оксид кремния.

Гель выполняет и роль сепаратора (разделителя) между пластинами во избежание короткого замыкания между ними. Он плотно «держит» электролит и пластины, как бы запечатывая их внутри себя. Все это выглядит для покупателя очень заманчиво. Но перед тем, как приобретать гелевый аккумулятор для авто, плюсы и минусы такого варианта также не помешает рассмотреть более подробно.

Достоинства и недостатки гелевых батарей

Плюсы:

• Гелевые АКБ заряжаются быстрее кислотных, потому что их пластины сделаны из очищенного свинца, имеющего низкое сопротивление.
• На вопрос о том, как обслуживать гелевый аккумулятор, можно смело ответить, что никакого дополнительного обслуживания он не требует, потому что относится к категории необслуживаемых.
• Заряд и разряд у него будет выше, а следовательно, будут сильнее и пусковые токи, до 1000 А. У «кислотника» их максимальный уровень составляет 300-400А.
• Отсутствие жидкого электролита и опасных для жизни и здоровья испарений — огромное преимущество: гелевые АКБ можно класть набок и даже переворачивать «вверх ногами».
• Гелевый аккумулятор устойчив к глубоким разрядам вследствие запечатанных пластин — пластины, находящиеся в глубоко запечатанном состоянии, не осыпаются.
• Можно держать его в режиме ожидания год или даже два года. Жидкости внутри нет, поэтому никаких «сверх-химических» реакций не происходит. Рекомендуется подзаряжать его раз в год при отсутствии эксплуатации.
• Такая АКБ долговечнее свинцово-кислотной, может служить от 8 до 15 лет.

Однако, несмотря на все преимущества, минусы у таких аккумуляторов тоже есть:

• Высокая стоимость. Гелевые АКБ емкостью 60 Ач стоят от 20 000 рублей за одну штуку. Это в четыре раза дороже, чем любой «кислотник».
• Они боятся высокого напряжения. Им необходимо заряжаться токами не больше 14,4-15 вольт. Если заряжать током 15,3 В, то очень быстро начнется процесс разрушения аккумулятора. Гель при напряжении выше 15 вольт начинает таять и становится жидким, а в прежнее состояние его вернуть невозможно.
• При температурах ниже -50°С гель превращается в кристалл, замерзает, становится ломким и не держит электролит внутри. Емкость падает, и «оживить» батарею невозможно.
• Если планируется установка в автомобиль гелевой АКБ, необходимо будет приобрести две дополнительные защитные клеммы с реле-регулятором — для того, чтобы эта система «страховала» батарею от опасных для нее уровней напряжения. Если докупать две клеммы, стоить они будут около 3000 рублей.

Последний пункт из разряда «минусов» нуждается в дополнительном разъяснении. Будет полезно узнать и учесть определенные особенности устройства отечественных автомобилей. Точнее, слабость конструкции их реле-регуляторов, которые могут выйти из строя в любое время. Если это произойдет, и системы контроля напряжения не будет, гелевая АКБ безвозвратно потеряет свою пригодность к работе. Для этого и нужны защитные клеммы с дополнительным реле-регулятором, который возьмет на себя функции «местного» реле в случае, если его исправность будет нарушена.

Гелевые аккумуляторы. Технические характеристики

Гелевый аккумулятор технические характеристики имеет такие же, как и обычный кислотный. При выборе такого АКБ важно учитывать некоторые показатели.

Рабочее напряжение – это напряжение электроэнергии на клеммах полностью заряженного АКБ. В гелевых батареях, предназначенных для использования на авто, обычно рабочее напряжение составляет 12 вольт.

Схематичное устройство гелевого аккумулятора

Емкость – характеристика батареи, указывающая на максимальное количество энергии, которая способна удерживать в себе батарея после полной зарядки. Данная характеристика измеряется в ампер-часах, и указывает на время, в течение которого батарея способна обдавать энергию с силой тока в 1 Ампер потребителям. Гелевые автомобильные аккумуляторы емкость обычно имеют, как и кислотные – от 55 до 150 ампер-часов.

Максимальный ток заряда – значение силы тока, которое можно устанавливать при подзаряде батареи. Превышение данного значения ведет к повреждению батареи. Данный показатель зависит от емкости батареи. К особенностям гелевых аккумуляторных батарей также относиться и возможность заряда при больших показателях силы тока, чем кислотные. У некоторых батарей максимальный ток заряда может достигать отметки в 30 ампер.

Максимальный ток разряда – показатель, который характеризует какую максимальную силу тока способен обеспечить аккумулятор в течение 30 секунд. Эту характеристику также называют пусковым током. Данный показатель тоже зависит от емкости АКБ. Пусковой ток у автомобильных гелевых АКБ варьируется от 550 до 950 ампер.

Это основные у гелевых аккумуляторов технические характеристики. Хотя часто в документации к АКБ указывается также и температурный диапазон, при котором эти батареи без проблем.

Что такое гелевый АКБ

Гелевый аккумулятор представляет собой свинцово-кислотный источник питания, где электролит находится в гелевом, адсорбированном состоянии между пластинами. Называемая Gel-технология обеспечивает максимальную герметичность батареи, а также не обслуживаемость источника питания, принцип действия которого мало чем отличается от обычных АКБ.

В обычных аккумуляторах, свинцово-кислотных, применяется смесь серной кислоты и дистиллированной воды. Gel-аккумулятор отличается тем, что в нем раствор — гелевый, который получается за счет применения силиконового загустителя, который и образует гель.

Конструкция гелевых АКБ

В устройстве аккумулятора применено несколько высокопрочных цилиндрических пластмассовых блоков, которые соединены между собой, образует единый источник питания. Детали гелиевого аккумулятора:

• электрод, положительный и отрицательный;
• набор пористых пластин-сепараторов, которые выполнены из диоксида свинца;
• электролит (раствор серной кислоты);
• клапана;
• корпус;
• клеммы “+” и “-” цинковые или свинцовые;
• мастика, заполняющая пустое пространство внутри АКБ, придающее жесткость корпуса.

Как он работает?

В процессе работы двигателя в аккумуляторе возникает химическая реакция между электролитом и пластинами, результат которого должно стать — образование электрического тока. Когда гелиевый АКБ долго не работает, возникает долгий процесс сульфатации, который за год лишает 20% заряда, зато срок службы такового — около 10 лет. Принцип работы ничем не отличается от стандартной батареи.