Абсорбированный электролит что это такое

Аккумулятор с технологией AGM — что это такое и как работает?

Вместе с развитием автомобилестроения развиваются и технологии в производстве аккумуляторных батарей. Современные автомобили оснащаются большим количеством электроники: бортовые компьютеры, системы освещения, электроприводы, система Старт-Стоп и многое другое. Обычным жидкостным АКБ тяжело справляться с таким количеством потребителей. На помощь приходит новый аккумулятор AGM, который имеет улучшенные показатели и характеристики.

AGM (Absorbent Glass Mat — абсорбирующие стеклянные маты) – это кислотный аккумулятор, то есть в его строении используется всем нам известная жидкость (вода + серная кислота). Однако у него есть ряд отличий, которые делают его более надежным и выгодным в применении, так электролит, который применяется внутри, является «структурированным», он находится на специальных «пропитанных» матах, а не в «свободном» жидком состоянии, как у обычной батареи, причем жидкость как бы заперта в этих матах.

Когда и почему появилась технология AGM?

Датой рождения первого аккумулятора считают 1860 год. С тех пор он постоянно совершенствовался. Менялись материалы, габариты, конструкция. Шли годы, и даже самые лучшие из классических свинцово-щелочных аккумуляторов (EFB) — перестали удовлетворять запросам времени. Требовалось уникальное и смелое решение, как в конструкции, так и в самом принципе действия аккумуляторных батарей. Своим появлением AGM технология (Absorbent Glass Mat — влагопоглощающие стеклянные маты) обязана инженерам американкой компании Gates Rubber Company. Без малого пятьдесят лет назад именно ими было предложена альтернатива классическому жидкостному аккумулятору.

Устройство AGM аккумуляторов

AGM батареи относятся к классу необслуживаемых. То есть, они имеют абсолютно герметичный корпус. Внутри корпуса находятся положительные и отрицательные пластины из свинца. Применяется только высокоочищенный свинец. Между пластинами расположены вкладки из стекловолокна. Они играют роль сепараторов или разделителей. Это пористый диэлектрический материал с нейтральными свойствами, который на 95% пропитан электролитом. Он удерживается внутри. Также в стекловолокно добавлен алюминий, чтобы снизить внутреннее сопротивление. Это свойство позволяет очень быстро заряжать устройство и отдавать ток при необходимости.

Аккумулятор разделен на шесть отсеков или банок. На каждый из них приходится напряжение по 2В. Отсеки связаны металлическими контактами, которые выходят на клеммы. Пластины могут быть скручены в рулоны. Тогда они имеют форму цилиндров. Такой прием помогает повысить виброуствойчивость и прочность. Цилиндрические формы также имеют преимущество в отдаваемом токе. От 500 до 900 ампер против 200 А от обычных АКБ.

Способность быстро заряжаться и отдавать большой ток объясняется меньшей поляризацией или сопротивлением пластин. В АКБ с жидким электролитом на стенках свинцовых пластин скапливаются пузырьки газа, тем самым понижая площадь контакта с электролитом. В AGM батареях такой проблемы нет. Есть постоянный плотный контакт, что и обеспечивает высокую эффективность.

Также на корпусе имеются клапаны для отвода газов. Как видно, по устройству такие батареи отличаются от обычных только наличием стекловолоконных пластин и герметичной оболочкой.

Таким образом, стандартная AGM батарея состоит из:

Отличие AGM от GEL-аккумуляторов

Научный прогресс не стоит на месте, и, видимо, поэтому у AGM технологии однажды появился конкурент — это гелевые аккумуляторы. Основное отличие их от предшественников состоит в том, что пространство между свинцовыми пластинами заполнено уже не стекловолокном, а застывшим пористым раствором из серной кислоты и силикагеля. Последний выполняет роль загустителя. Именно в такой структуре смеси и кроются главные плюсы и достоинства гелевых АКБ. Подобное состояние среды эффективно препятствует выходу из строя электродов и, как следствие, — упреждает поломку самого аккумулятора.

Принципы технологии Absorbent Glass Mat

Как и в кислотной АКБ, здесь применяются отсеки с положительно и отрицательно заряженными пластинами, которые сделаны из свинца. Между ними уложены специальные сепараторы из стекловолокна, пропитанные электролитом. Обычно автомобильный аккумулятор AGM на 12V имеет шесть герметичных банок с пластинами и не нуждается в обслуживании.

Отдельно стоит рассмотреть роль сепаратора в данной технологии:

Благодаря рециркуляции газы, так же как и у гелевых АКБ, не покидают корпус изделия, а «возвращаются» в электролит. Все пластины изготовлены из чистого свинца, что дает возможность батарее набирать зарядку в короткое время и быстрое отдавать. Пусковой ток значительно выше, чем у классических свинцово-кислотных источников электроэнергии.

Чем хороша технология agm?

Технология agm достаточно чувствительна к процедуре перезарядки. Показатель напряжения, который можно назвать нормальным должен составлять 2,40 V, если речь идет о заряде. Однако если мы будем говорить о подзарядке, то тут уже рекомендованным будет напряжение 2,25, и допустим 2,3. Если ранее на вашем автомобиле стоял обычный, как его называют «затопленный аккумулятор», который настроен на 14 V, а вы собираетесь заменить его на AGM, ждите проблем.

Собираетесь оборудовать своего «железного коня» agm аккумулятором? Тогда, вы должны знать, что они, как и все герметичные АКБ, являются чрезвычайно чувствительными к перегреву. Поэтому рекомендуется его устанавливать, как можно дальше от моторного отсека. Производителем в инструкции указывается, что желательно прервать зарядку, если вы видите, что батареей уже достигнуто 49 С.

Про стоимость

Сейчас на данный момент они дороже, чем обычные типы, примерно в два раза. Если жидкостный хороший «кислотник» (имею в виду именитого производителя) можно купить в пределах 4000 – 5000 рублей. То AGM батареи начинаются от стоимости в 6500 рублей, а если взять известных производителей, то стоимость около 10000 рублей.

Но они намного дешевле также в два раза, своих более совершенных гелевых собратьев. ГЕЛЬ начинается от 18000 – 20000 рублей. Так что можно назвать это звено промежуточным между двух технологий, в принципе с нашим суровым климатом, особенно зимой покупка таких АКБ обоснована, практически любой зимний пуск (на исправном авто), будет легким. НУ и в конце чтобы у вас устоялось в голове, обещанные пункты.

8 основных отличий технологии AGM

Обзор AGM батерей разных производителей: характеристики, цены, отличия

Сегодня аккумуляторные батареи по технологии AGM можно встретить буквально повсюду. Ими на конвейерах комплектуют автомобили, оснащенные системой «старт–стоп». Они приводят в действие шлагбаумы, жалюзи и ворота. Благодаря аккумуляторным батареям, в темное время суток светятся неоновая реклама и дорожные знаки на автомагистралях. Добавим, что AGM-технология признана оптимальной в АКБ электростанций, работающих на таких источниках энергии как солнце, ветер и волны. Вне конкуренции преимущества АГМ оказались и в блоках бесперебойного питания компьютеров. В настоящее время практически все известные мировые бренды отдали значительные части своих объемов выпуска AGM-аккумуляторам. Это и BOSCH, и Optima, и Tudor, и Medalist и другие. Ниже для сравнения приведены несколько популярных моделей автомобильных аккумуляторов с технологией AGM и их характеристики.

Таблица 1. Сравнительный обзор AGM-аккумуляторов

Отрадно, что в последнее время в рейтингах грандов по применению технологии AGM в аккумуляторных батареях все чаще стали встречаться АКБ российского производства. Помимо маркировки, указывающей на тип аккумулятора, на корпусах батарей часто можно увидеть: VRLA(Valve Regulated Lead Acid batteries) или SLA(Sealed Lead Acid batteries). Данные надписи обязательны по нормам международного стандарта безопасности.Первая аббревиатура обычно ставится на батареях с емкостью свыше 30 Ач и указывает, что устройство оборудовано клапаном безопасности. Вторая маркировка ставится на мало ёмкостные AGM аккумуляторы (до 30 Ач). Присутствие байпаса обусловлено неизбежным выделением водорода при перезарядках. При достижении значения 100 миллибар, клапан открывается и выпускает газ в атмосферу, тем самым сбрасывая давление до безопасного уровня.

Обслуживание: как правильно заряжать автомобильный AGM аккумулятор самостоятельно?

Ни для кого не будет секретом тот факт, что для типичных жидкостных батарей крайне вреден глубокий разряд. После таких процессов срок их службы стремительно сокращается. В этом смысле источники, основанные на технологии Absorbent Glass Mat значительно эффективнее.

Если обычный АКБ можно разрядить без особых последствий на 10-15% от общей емкости, то АГМ допускает разряд до 25-30% без деструктивных признаков. Чтобы понять, как правильно заряжать автомобильный AGM аккумулятор, достаточно внимательно изучить рекомендации изготовителя. Согласно им зарядные алгоритмы делятся на два вида:

Трехступенчатая зарядка

Эксперты признают этот метод самым эффективным, хотя сами производители практически не упоминают о его существовании. Возможно, что это связано с трудностями при его реализации, потому что из-за разных емкостей длительность ступеней существенно отличается. Алгоритм состоит в следующих пунктах:

Двухступенчатая зарядка

Основная масса производителей рекомендуют именно этот способ восстановления источника тока. Алгоритм заряда включает следующие циклы:

Одноступенчатая зарядка

Этот вариант восстановления характеристик батареи не рекомендуется в качестве основного – только для быстрой подзарядки:

Основные понятия зарядного процесса и рекомендации по его выполнению

Стоит детально остановиться на определении основных этапов подзарядки:

Процедура зарядки должна выполняться при помощи устройства, имеющего индикацию, как по напряжению, так и по току. Контроль обеих параметров позволит избежать сильного газообразования. Хорошо себя зарекомендовали ЗУ с интеллектуальной системой управления, которые восстанавливают батарею в щадящем режиме. Например, неплохие отзывы автолюбителей о зарядном устройстве Hyundai HY 1500 Expert.

В процессе важно отслеживать уровень температуры электролита и не допускать ее значения выше +45°C. Превышение этой цифры влечет сокращения срока эксплуатации источника электроэнергии.

Важно! Категорически нельзя допускать напряжение заряда выше 15,2 В. При повышении этой цифры буквально на 0,05 В происходит активизация процесса гидролиза, который ведет к образованию газовой подушки и потере молекул воды. Все это в дальнейшем негативно сказывается на работоспособности АКБ.

Преимущества и недостатки

Несмотря на все нюансы в эксплуатации, AGM батареи имеют немало плюсов. Среди них:

К главным недостаткам относятся:

Как видно, минусов не так много, но именно они мешают широкому распространению AGM аккумуляторов. Но в определенных областях, таких как обслуживание большегрузных автомобилей, автономных модулей, станций, накопление энергии солнечных батарей, такие устройства просто незаменимы. Благодаря своим значительным преимуществам в будущем AGM вытеснят обычные батареи во всех сферах.

Источник

Первый отечественный автомобильный AGM аккумулятор — AKOM ULTIMATUM. Большой безжалостный тест

Привет, Хабр! Умеют ли в нашей стране делать стартерные AGM акумуляторы? Что они собой представляют, какова их специфика, стоят ли они своих денег? Для каждого ли легкового автомобиля подходят? Нуждаются ли во вводе в эксплуатацию, или можно сразу ставить под капот?

Возьмём новую АКБ, приборы, приступим к испытаниям. Их будет много: целых девять контрольно-тренировочных циклов с 20-часовыми разрядами, а ещё недельный разряд включенными фарами!

AGM — аббревиатура от absorbent glass mat, абсорбирующие маты из стекловолокна. Именно такие сепараторы установлены между пластинами одноимённого аккумулятора, и жидкий электролит — раствор серной кислоты в дистиллированной воде — находится в этих стекломатах во впитанном состоянии, удерживаемый капиллярными силами.
Благодаря этому, электролит значительно меньше подвержен стратификации (расслоению), чем свободно плещущийся. Аккумуляторная батарея (АКБ) может работать в разных положениях, а не только днищем вниз. AGM сепараторы препятствуют разрушению и короткому замыканию пластин.

Если смешать содержимое пробирок, получится газ Брауна, он же гремучий газ, который так и останется смесью кислорода и водорода, пока его не подожгут или не подвергнут воздействию, например, платинового катализатора, который имеется в пробках-рекомбинаторах, они же рекуператоры водорода, применяемые на больших панцирных аккумуляторных банках. После сгорания, взрыва или медленного, безопасного каталитического окисления водорода, газ Брауна превращается в воду. При этом электрическая энергия, затраченная на разложение воды, выделяется в виде тепла.

Но кислород рекомбинировать проще, чем водород. Если выделяющийся на положительной пластине кислород попадёт на заряженную отрицательную активную массу (ОАМ), представляющую собой губчатый свинец, последний окислится до оксида свинца — заряженной положительной активной массы (ПАМ), которая, будучи короткозамкнутой на ОАМ, тут же разрядится до сульфата свинца, который при заряде снова превратится в губчатый металл.
Это и есть цикл рекомбинации кислорода, при котором электрическая энергия, затраченная на выделение кислорода, превращается в тепло. Водород из AGM аккумулятора, к сожалению, улетучивается, и вода всё же теряется при эксплуатации, но гораздо меньше, чем в аккумуляторах со свободно плещущимся электролитом. Чем меньше воды осталось в банке AGM АКБ, тем более активно работает кислородный цикл, и тем больше АКБ нагревается при заряде. Потому изношенные AGM аккумуляторы могут раздуваться, что наблюдали многие, имевшие дело с источниками бесперебойного питания (ИБП).

Большие и дорогие AGM и гелевые АКБ предусматривают возможность долива дистиллированной воды или слабого раствора электролита для продления срока эксплуатации и предотвращения так называемого «терморазгона», (применительно к свинцовым аккумуляторам это любительский термин, но он адекватно отражает положительную обратную связь, возникающую при разогреве в ходе заряда).

Аккумуляторы глубокого цикла комплектуются для долива разбавленным электролитом, а не водой, по причине того, что изготовитель не предусматривает десульфатации особыми режимами заряда, а предполагает возвращение батареи после долива на место — в ИБП, систему солнечной энергетики и т. д., где она будет заряжаться штатными профилями.

Не следует путать вышесказанное с сухозаряженными AGM, комплектуемыми сосудами с электролитом рабочей плотности (концентрации кислоты).

В каких случаях под капот автомобиля желательно устанавливать именно AGM аккумулятор?
Тогда, когда он испытывает значительную глубину циклирования, то есть, при наличии системы старт-стоп или мощных потребителей, таких, как лебёдки и электронагревательные приборы.

Существует более бюджетная альтернатива, занимающая в мире автомобильных аккумуляторов промежуточное положение между обычными и AGM АКБ. Это EFB — enhanced flooded battery — улучшенная наливная батарея. Электролит у неё жидкий свободно плещущийся, как в традиционной, но пластины повышенной толщины, как у AGM, и продвинутая плотная конструкция сепараторов, в том числе, из стекловолокна.

Сравним с TOPLA AGM Stop & Go в таком же корпусе L2, с такими же паспортными параметрами 60 А*ч EN 680 А.

Корпуса аккумуляторов очень похожи, вплоть до формы ручки для переноски, но Топла имеет пробки, АКОМ — нет. Значит, впоследствии долить дистиллированной воды неразрушающим способом не получится. Взвесим обе АКБ.

Неужели всё так плохо? — Не будем спешить с выводами. Топла заряжена, и уже прошла КТЦ — контрольно-тренировочные циклы. А АКОМ только что освободили от заводской упаковки.

Для начала, аккумулятор необходимо зарядить. Данный тест перед зарядом сделан не для антирекламы АКОМ, а для демонстрации необходимости заряда нового аккумулятора, в данном случае, стартерного AGM.

Заряжаем Кулоном-912. На заряд затрачено около 8 А*ч. Повторим тест.

Результаты улучшились, но пока не слишком радуют.

АКОМ просел под вилкой 200 А с 13.13 до 10.85 В.

Топла просела с 12.77 до 10.75.

Ставим на разряд по ГОСТ током 5% ёмкости 3 ампера до 10.5 В.

Ёмкость приятно удивила: 67.10 А*ч!

Посмотрим показания тестера на разряженной АКБ.

Зарядим, выдержим сутки и повторим тесты.

Проценты показывают соотношение паспортных и измеренных значений параметров. На первом КТЦ ёмкость АКОМ Ультиматум превысила паспортную на 11.8%, это прекрасно. А ток холодной прокрутки (ТХП) в стандарте EN ниже номинального на 1.2%. В принципе, 1.2% в пределах погрешности измерений, но от топовой АКБ хочется ожидать лучшего. Пока что характеристики АКБ более напоминает тяговую, нежели стартерную.

Создаётся впечатление, что у АКОМ больше активных масс, чем у Топлы, при меньшей массе свинца. Для экстремально низких температур можно порекомендовать Топлу, а не этот АКОМ. Зато его можно порекомендовать в качестве лодочного, для питания электромотора. Отметим, что розничная цена АКОМ Ultimatum более чем на четверть ниже, чем у Topla AGM.

Прирост показателей при первых КТЦ — явление нормальное и долженствующее быть. Но пусковой ток ниже паспортного у нового полностью заряженного аккумулятора свидетельствует о недоформованных пластинах. Полная формовка произойдёт в ходе серии КТЦ.

Нагрузочная вилка показывает 10.95 В, что тоже улучшилось с предыдущих 10.85.

При втором разряде по ГОСТ АКБ отдала 67.12 А*ч. Это почти не отличается от предыдущих 67.10. Вспомним показания тестера после первого разряда.

Показатели улучшились. Заметим, что теперь тестер предписывает зарядить и проверить повторно, а в первый раз рекомендовал заменить АКБ, то есть, считал её непригодной для применения без возможности восстановления. (BATTERY UNSERVICEABLE, как отображают некоторые другие приборы, и что иногда неправильно переводят как «батарея необслуживаемая» или «не нуждающаяся в обслуживании», то есть, успешно восстановленная).

По таблице нужно отметить, что в первом КТЦ замер был произведён сразу после разряда, а во втором через 3 часа. Зарядим и протестируем.

Как видим, ёмкость не изменяется и превышает паспортную, а характеристики токоотдачи улучшаются, и после второго КТЦ достигли номинальных. Тем не менее, ТХП значительно ниже, чем у Топлы, хотя ёмкость значительно выше.

По итогам третьего контрольно-тренировочного цикла пусковой ток снова слегка упал чуть ниже паспортного, зато ёмкость ещё более возросла.

Четвёртый КТЦ по ГОСТ принёс прибавку и ёмкости 20-часового разряда, и токоотдающих характеристик.

Ёмкость при пятом КТЦ упала на 2%, что обуславливается отключением отопления в боксе. Температура снизилась примерно на 7 градусов Цельсия.
❒ Термодинамическая ЭДС и полезная ёмкость свинцово-кислотного аккумулятора растут с ростом температуры и снижаются с её падением. Токоотдача тоже слегка упала, сравнявшись с показателями третьего цикла.

Ёмкость шестого КТЦ упала ещё на один процент, и на 2% снизилось здоровье АКБ — показатель внутреннего сопротивления и токоотдачи.

Следующий разряд и последующий заряд произведём Кулоном-912, чтобы иметь возможность отслеживать процесс и управлять им удалённо. Эксперименты пришлось отложить, потому АКБ простояла 3 недели в режиме буферного хранения.

Ёмкость снова упала на 2%, а токоотдача на 1%.

В лаборатории +28 градусов Цельсия, ёмкость возросла до рекордных 69 ампер*часов, на целых 15 процентов выше паспортной. Итак, по данным, полученным в нашем большом тесте, мы видим следующее.

Промежуточные выводы

Во-первых, подопытная аккумуляторная батарея АКОМ ULTIMATUM 6СТ-60VRLA успешно прошла испытания разрядом током 5% ёмкости и показала достойные результаты: очень высокую фактическую и удельную ёмкость, ток холодной прокрутки в пределах допустимой нормы.

Однако, высокое внутреннее сопротивление потенциально может ввести в заблуждение умную автоматику, и запуск двигателя в условиях экстремально низких температур может оказаться неудовлетворительным. Ощутимой потери ёмкости за 8 циклов с глубоким разрядом не произошло, потому эту АКБ можно рекомендовать в качестве тяговой (лодочной, глубокого цикла).

Во-вторых, для достоверных тестов химических источников тока необходим учёт температуры или её стабилизация, а также уверенность в соблюдении адекватного профиля заряда, иначе можно принять прогрессирующий недозаряд за деградацию аккумулятора, как в этом эксперименте.

Это ещё не всё. Продолжим издеваться над многострадальным аккумулятором, разряжая его двумя 50-ваттными лампочками в течение недели без контроля напряжения и тока. (Именно потому в сводной таблице нет данных пускового тока после заряда, так как вместо него поставили разряжать дальше).

Не делайте так! Данная новая АКБ специально приобретена для жёстких испытаний, чтобы выяснить не только её нормальные эксплуатационные характеристики, но и запас стойкости и надёжности. А ещё, колбы автомобильных ламп сильно нагреваются. Применяя их в качестве нагрузочных резисторов, имейте это в виду.

Прошла неделя, аккумулятор посажен в ноль. Под нагрузкой мультиметр показывает 20.3 милливольта. Отключаем лампы.

После снятия нагрузки, НРЦ начинает расти.

Прошло 2 часа, на клеммах два вольта.

После заряда и недели в режиме буферного хранения произведём тест прибором Konnwei KW600 и внесём данные в таблицу. Чего и следовало ожидать, недельный разряд в ноль сказался на характеристиках АКБ не лучшим образом. Ставим на следующий разряд, и затем на заряд.

Итоги

Говоря о низком для AGM пусковом токе, напоследок стоит сравнить его с параметрами обычных стартерных АКБ стандартного сегмента в том же форм-факторе корпуса L2. На их фоне 640 из 680 ампер выглядят весьма выигрышно.

Хотя в сравнении с премиум-сегментом Тюмень (Лось) или Лада производства того же жигулёвского АКОМ по технологиям того же Эксайда, ULTIMATUM проигрывает по токоотдаче, а по ёмкости находится на том же уровне, если смотреть на фактические параметры новой полностью заряженной батареи.

Но под капотом, фактические характеристики наливных АКБ вследствие расслоения электролита упадут до уровня паспортных. Именно поэтому производители заявили более скромные параметры, чем у новой батареи после адекватного стационарного заряда.

И не будем забывать, что AGM рассчитаны на частое глубокое циклирование, обычные стартерные АКБ с жидким, свободно плещущимся электролитом — нет, а EFB занимают промежуточное положение. AGM — это не только ёмкость, но и устойчивость к большому числу глубоких разрядов, что прекрасно показало сегодняшнее исследование.

Задача аккумулятора — не побеждать в тестах, а долго, исправно и надёжно служить на своём рабочем месте. Потому при рассмотрении паспортных и фактических характеристик необходимо понимать, что и для чего анализируем. И уже на основании этого принимать осознанное решение о приобретении той или иной модели химического источника тока.
Подробности испытаний TOPLA AGM Stop & Go будут в одной из следующих публикаций.

Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.

Источник