Sld аккумулятор что такое

02.10.202305.07.2022 admin 0 Comments

Типы кислотно-свинцовых аккумуляторных батарей

Без подготовки разобраться в разновидностях кислотно-свинцовых аккумуляторов не так просто: неспециалист, к примеру, редко знает, что означают аббревиатуры SLA, AFG, AGM и прочие.

Кислотно-свинцовый аккумулятор, как система пластин в растворе серной кислоты между двумя свинцовыми электродами – довольно популярная и надежная конструкция автономного источника питания, известная с начала XX века. В настоящее время существует несколько основных типов кислотно-свинцовых аккумуляторов.

Подразделение типов свинцовых батарей по конструкции и состоянию электролита

По конструкции кислотно-свинцовые аккумуляторы можно разделить на:

Батареи со свободным электролитом подразделяются на обслуживаемые и необслуживаемые (есть ещё промежуточный тип – «малообслуживаемые»). Их особенности:

Батареи VRLA, в которых электролит имеет гелевую (тип GEL) или абсорбированную консистенцию (тип AGM), более устойчивы к низким температурам и способны долго держать зарядку. При их зарядке обеспечение вентиляции в помещении не требуется. На энергетических объектах могут применяться также аккумуляторы AGM глубокого разряда (обеспечивающие 200-400 циклов разряда до 100 %).

Аббревиатура AGM расшифровывается как «абсорбирующие маты из стекла». Отсеки корпуса такого аккумулятора заполняются пористой субстанцией из стекловолокна, пропитываемой раствором серной кислоты. В такой конструкции электролит находится в батарее в «связанном» состоянии. При этом поры заполняются электролитом не полностью, есть свободный объём, в котором должен рекомбинироваться газ.

Подразделение по функциональному назначению. Области применения

С точки зрения области применения свинцово-кислотные аккумуляторы можно разделить на:

Поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы используются с начала XX века, связанная с ними теория очень развита. Совершенствуются химические процессы, разрабатываются технологии, которые позволяют электролиту держать заряд дольше. Чтобы купить аккумулятор для автомобиля, покупателю не нужно разбираться в технологиях изготовления батарей, которые со временем усложняются. Однако знание типов аккумуляторов и их особенностей поможет при выборе. Если вам сложно разобраться в многообразии батарей, вы можете воспользоваться помощью наших консультантов.

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

История

В этой батарее вместо жидкости используется гелевый электролит, что позволяет использовать батарею в разных положениях без утечки. Гелевые электролитные батареи для любого положения были впервые использованы в 1930-х годах, а в конце 1920-х годов портативные радиоприемники-чемоданы допускали вертикальное или горизонтальное (но не перевернутое) расположение элементов из-за конструкции клапана. В 1970-х годах была разработана свинцово-кислотная батарея с регулируемым клапаном (VRLA, или «герметичный»), включая современные типы абсорбирующего стекломата (AGM), позволяющие работать в любом положении.

В начале 2011 года было обнаружено, что свинцово-кислотные батареи действительно используют некоторые аспекты относительности для работы, и в меньшей степени жидкометаллические и солевые батареи, такие как Ca-Sb и Sn-Bi, также используют этот эффект.

Электрохимия

Увольнять

Освобождение двух проводящих электронов дает свинцовому электроду отрицательный заряд.

По мере накопления электронов они создают электрическое поле, которое притягивает ионы водорода и отталкивает ионы сульфата, что приводит к образованию двойного слоя у поверхности. Ионы водорода экранируют заряженный электрод от раствора, что ограничивает дальнейшую реакцию, если заряд не может вытекать из электрода.

Чистая энергия, выделяемая на моль (207 г) Pb (ов), преобразованного в PbSO
4 (s), составляет ок. 400 кДж, что соответствует образованию 36 г воды. Сумма молекулярных масс реагентов составляет 642,6 г / моль, поэтому теоретически ячейка может производить два фарада заряда (192 971 кулон ) из 642,6 г реагентов, или 83,4 ампер-часов на килограмм (или 13,9 ампер-часов на килограмм для аккумулятор на 12 В) для элемента на 2 В. Это составляет 167 ватт-часов на килограмм реагентов, но на практике свинцово-кислотный элемент дает только 30-40 ватт-часов на килограмм батареи из-за массы воды и других составляющих частей.

Зарядка

Влияние уровня заряда на температуру замерзания

Ионное движение

Измерение уровня заряда

Напряжение холостого хода аккумулятора также можно использовать для измерения степени заряда. Если соединения с отдельными ячейками доступны, то можно определить состояние заряда каждой ячейки, что может дать представление о состоянии батареи в целом, в противном случае можно оценить общее напряжение батареи.

Напряжения для общего использования

Напряжение холостого хода варьируется в зависимости от типа батареи (например, залитые элементы, гелеобразный электролит, абсорбированный стекломат ) и колеблется от 1,8 В до 2,27 В. Напряжение выравнивания и напряжение зарядки для сульфатированных элементов может варьироваться от 2,67 В до почти 3 В. ( только до тех пор, пока не будет протекать зарядный ток). Конкретные значения для данной батареи зависят от конструкции и рекомендаций производителя и обычно даются при базовой температуре 20 ° C (68 ° F), требующей корректировки для условий окружающей среды.

Строительство

Тарелки

Свинцово-кислотный элемент можно продемонстрировать с помощью листовых свинцовых пластин для двух электродов. Однако такая конструкция производит всего около одного ампера для пластин размером примерно с открытку и всего в течение нескольких минут.

Гастон Планте нашел способ обеспечить гораздо большую эффективную площадь поверхности. В конструкции Планте положительная и отрицательная пластины были сформированы из двух спиралей свинцовой фольги, разделенных листом ткани и свернутых в спираль. Изначально элементы имели низкую емкость, поэтому требовался медленный процесс «формирования» для коррозии свинцовой фольги, образования диоксида свинца на пластинах и придания им шероховатости для увеличения площади поверхности. Первоначально в этом процессе использовалась электроэнергия от первичных батарей; когда генераторы стали доступны после 1870 года, стоимость производства батарей значительно снизилась. Пластины Планте все еще используются в некоторых стационарных приложениях, где на пластинах имеются механические канавки для увеличения площади поверхности.

В 1880 году Камилла Альфонс Фор запатентовал метод покрытия свинцовой сетки (которая служит проводником тока) пастой из оксидов свинца, серной кислоты и воды с последующей фазой отверждения, на которой пластины подвергались слабому нагреву в среда с повышенной влажностью. В процессе отверждения паста превратилась в смесь сульфатов свинца, которая прилипла к свинцовой пластине. Затем во время первоначального заряда батареи (так называемого «формирования») отвержденная паста на пластинах превращалась в электрохимически активный материал («активную массу»). Технология Faure значительно сократила время и стоимость производства свинцово-кислотных аккумуляторов и дала значительное увеличение емкости по сравнению с батареей Planté. Метод Фора все еще используется сегодня, только с постепенными улучшениями состава пасты, отверждения (которое по-прежнему осуществляется паром, но теперь это очень строго контролируемый процесс), а также структуры и состава сетки, на которую наносится паста.

Аккумуляторы глубокого разряда имеют другую геометрию положительных электродов. Положительный электрод представляет собой не плоскую пластину, а ряд цилиндров или трубок из оксида свинца, нанизанных бок о бок, поэтому их геометрия называется трубчатой или цилиндрической. Преимущество этого заключается в увеличенной площади поверхности, контактирующей с электролитом, с более высокими токами разряда и заряда, чем у плоского элемента того же объема и глубины заряда. Ячейки с трубчатыми электродами имеют более высокую удельную мощность, чем ячейки с плоскими пластинами. Это делает пластины с трубчатой / цилиндрической геометрией особенно подходящими для сильноточных устройств с ограниченным весом или пространством, например для вилочных погрузчиков или для запуска судовых дизельных двигателей. Однако, поскольку трубки / цилиндры содержат меньше активного материала в том же объеме, они также имеют более низкую плотность энергии, чем элементы с плоскими пластинами. А меньшее количество активного материала на электроде также означает, что у них меньше материала, доступного для удаления, прежде чем элемент станет непригодным для использования. Трубчатые / цилиндрические электроды также сложнее производить единообразно, что, как правило, делает их более дорогими, чем элементы с плоскими пластинами. Эти компромиссы ограничивают диапазон применений, в которых трубчатые / цилиндрические батареи имеют смысл, ситуациями, когда недостаточно места для установки блоков с плоскими пластинами большей емкости (и, следовательно, большего размера).

Сепараторы

Абсорбирующий стеклянный мат (AGM)

В конструкции абсорбирующего стекломата, сокращенно AGM, разделители между пластинами заменены стекловолоконным матом, пропитанным электролитом. В коврике достаточно электролита, чтобы он оставался влажным, и если аккумулятор проткнется, электролит не будет вытекать из матов. В основном цель замены жидкого электролита в залитой батарее полупроводниковым матом из стекловолокна состоит в том, чтобы существенно увеличить транспортировку газа через сепаратор; водород или газообразный кислород, образующийся во время перезарядки или заряда (если ток заряда чрезмерен), может свободно проходить через стеклянный мат и соответственно восстанавливать или окислять противоположную пластину. В затопленном элементе пузырьки газа всплывают к верхней части батареи и теряются в атмосфере. Этот механизм рекомбинации образующегося газа и дополнительное преимущество полунасыщенного элемента, обеспечивающего отсутствие существенной утечки электролита при физическом повреждении корпуса батареи, позволяет полностью герметизировать батарею, что делает их полезными в портативных устройствах и аналогичных ролях. Кроме того, аккумулятор можно установить в любом положении, хотя, если он установлен в перевернутом положении, кислота может вылететь через выпускное отверстие для избыточного давления.

Чтобы снизить скорость потери воды, кальций сплавлен с пластинами, однако скопление газа остается проблемой, когда аккумулятор глубоко или быстро заряжается или разряжается. Чтобы предотвратить избыточное давление в корпусе батареи, батареи AGM включают односторонний продувочный клапан и часто известны как «свинцово-кислотные конструкции с регулируемым клапаном» или VRLA.

Еще одно преимущество конструкции AGM состоит в том, что электролит становится материалом сепаратора и механически прочен. Это позволяет сжимать пакет пластин вместе в корпусе батареи, немного увеличивая удельную энергию по сравнению с жидкими или гелевыми версиями. Батареи AGM часто демонстрируют характерную «выпуклость» в их корпусах, когда они построены в обычных прямоугольных формах, из-за расширения положительных пластин.

Коврик также предотвращает вертикальное движение электролита внутри батареи. Когда нормальный влажный элемент хранится в разряженном состоянии, более тяжелые молекулы кислоты имеют тенденцию оседать на дно батареи, вызывая расслоение электролита. Когда затем используется батарея, большая часть тока проходит только в этой области, а нижняя часть пластин имеет тенденцию быстро изнашиваться. Это одна из причин, по которой обычный автомобильный аккумулятор может выйти из строя, если оставить его на длительное хранение, а затем использовать и перезарядить. Коврик значительно предотвращает это расслоение, избавляя от необходимости периодически встряхивать батареи, кипятить их или пропускать через них «выравнивающий заряд» для смешивания электролита. Расслоение также приводит к тому, что верхние слои батареи почти полностью становятся водой, которая может замерзнуть в холодную погоду, AGM значительно менее подвержены повреждениям из-за использования при низких температурах.

Хотя элементы AGM не допускают полива (обычно невозможно добавить воду, не просверлив отверстие в батарее), процесс их рекомбинации в основном ограничивается обычными химическими процессами. Газообразный водород будет диффундировать даже через сам пластиковый корпус. Некоторые обнаружили, что добавлять воду в батарею AGM выгодно, но это нужно делать медленно, чтобы вода могла смешиваться путем диффузии по всей батарее. Когда свинцово-кислотная батарея теряет воду, концентрация кислоты в ней увеличивается, что значительно увеличивает скорость коррозии пластин. Элементы AGM уже имеют высокое содержание кислоты в попытке снизить скорость потери воды и увеличить резервное напряжение, и это сокращает срок службы по сравнению со свинцово-сурьмянистыми батареями. Если напряжение холостого хода элементов AGM значительно выше 2,093 В или 12,56 В для аккумулятора 12 В, то в нем более высокое содержание кислоты, чем в затопленном элементе; Хотя это нормально для батареи AGM, это нежелательно для длительного срока службы.

Ячейки AGM, которые намеренно или случайно перезаряжены, будут показывать более высокое напряжение холостого хода в зависимости от потери воды (и увеличения концентрации кислоты). Один ампер-час перезарядки приведет к электролизу 0,335 грамма воды на элемент; часть этого освобожденного водорода и кислорода рекомбинирует, но не весь.

Загущенные электролиты

Единственным недостатком гелевой конструкции является то, что гель предотвращает быстрое движение ионов в электролите, что снижает подвижность носителей и, следовательно, способность к импульсным токам. По этой причине гелевые ячейки чаще всего используются в приложениях для хранения энергии, таких как автономные системы.

«Не требующий обслуживания», «герметичный» и «VRLA» (свинцово-кислотный, регулируемый клапаном)

И гелевая, и AGM-конструкция герметичны, не требуют полива, могут использоваться в любой ориентации и использовать клапан для выпуска газа. По этой причине обе конструкции можно назвать необслуживаемыми, герметичными и VRLA. Однако довольно часто можно найти ресурсы, в которых говорится, что эти термины относятся конкретно к тому или иному из этих дизайнов.

Приложения

Переносные аккумуляторы для рудничных фонарей в фарах обычно состоят из двух или трех элементов.

Циклы

Пусковые батареи

Пусковые батареи имеют меньший вес, чем батареи глубокого цикла того же размера, потому что более тонкие и легкие пластины элементов не доходят до дна батарейного отсека. Это позволяет рыхлому распавшемуся материалу падать с пластин и собираться на дне ячейки, продлевая срок службы батареи. Если этот незакрепленный мусор поднимется достаточно, он может коснуться дна пластин и вызвать отказ элемента, что приведет к потере напряжения и емкости аккумулятора.

Аккумуляторы глубокого разряда

Некоторые батареи разработаны как компромисс между стартерным (сильноточным) и глубоким циклом. Они могут разряжаться в большей степени, чем автомобильные аккумуляторы, но в меньшей степени, чем аккумуляторы глубокого цикла. Они могут называться «морские аккумуляторы / аккумуляторы для автодомов» или «аккумуляторы для отдыха».

Быстрая и медленная зарядка и разрядка

Когда аккумулятор заряжается или разряжается, первоначально затрагиваются только реагирующие химические вещества, которые находятся на границе раздела между электродами и электролитом. Со временем заряд, накопленный в химических веществах на границе раздела, часто называемый «зарядом на границе раздела» или «поверхностным зарядом», распространяется за счет диффузии этих химических веществ по всему объему активного материала.

Рассмотрим полностью разряженную аккумуляторную батарею (например, если оставить автомобильные фары включенными на ночь, потребляемый ток составляет около 6 ампер). Если затем дать ему быструю зарядку всего на несколько минут, пластины батареи заряжаются только вблизи границы раздела между пластинами и электролитом. В этом случае напряжение аккумулятора может возрасти до значения, близкого к напряжению зарядного устройства; это приводит к значительному снижению зарядного тока. Через несколько часов этот интерфейсный заряд распространится на объем электрода и электролита; это приводит к настолько низкому уровню заряда интерфейса, что его может быть недостаточно для запуска двигателя. Пока зарядное напряжение остается ниже напряжения выделения газа (около 14,4 В в нормальной свинцово-кислотной батарее), повреждение батареи маловероятно, и со временем батарея должна вернуться в номинально заряженное состояние.

Регулируемый клапан (VRLA)

Типы VRLA стали популярными на мотоциклах примерно в 1983 году, поскольку кислотный электролит абсорбируется сепаратором и не может пролиться. Сепаратор также помогает им лучше выдерживать вибрацию. Они также популярны в стационарных приложениях, таких как телекоммуникационные площадки, из-за своей малой занимаемой площади и гибкости установки.

Сульфатирование и десульфатация

Сульфатирование происходит в свинцово-кислотных аккумуляторах, когда они недостаточно заряжены во время нормальной работы. Затрудняет подзарядку; сульфатные отложения в конечном итоге расширяются, трескаются пластины и разрушается аккумулятор. В конце концов, настолько большая часть площади пластины батареи не может подавать ток, что емкость батареи значительно снижается. Кроме того, сульфатная часть (сульфата свинца) не возвращается в электролит в виде серной кислоты. Считается, что крупные кристаллы физически блокируют попадание электролита в поры пластин. Белый налет на пластинах может быть виден в батареях с прозрачными корпусами или после разборки батареи. Сульфатированные батареи обладают высоким внутренним сопротивлением и могут обеспечивать лишь небольшую часть нормального тока разряда. Сульфатирование также влияет на цикл зарядки, что приводит к более длительному времени зарядки, менее эффективной и неполной зарядке и более высоким температурам аккумулятора.

Аккумуляторы SLI (пусковые, осветительные, зажигательные; например, автомобильные) подвергаются наибольшему износу, потому что транспортные средства обычно простаивают без использования в течение относительно длительных периодов времени. Батареи глубокого цикла и силовые батареи подвергаются регулярному контролируемому перезаряду, что в конечном итоге выходит из строя из-за коррозии сеток положительных пластин, а не сульфатирования.

Сульфатации можно избежать, если аккумулятор полностью зарядить сразу после цикла разрядки. Нет известных независимо проверенных способов обратного сульфатирования. Существуют коммерческие продукты, в которых утверждается, что десульфатация достигается с помощью различных методов, таких как импульсная зарядка, но нет рецензируемых публикаций, подтверждающих их утверждения. Профилактика сульфатации остается лучшим способом действий путем периодической полной зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов.

Стратификация

Периодическая перезарядка создает газообразные продукты реакции на пластине, вызывая конвекционные токи, которые перемешивают электролит и устраняют расслоение. Механическое перемешивание электролита имело бы тот же эффект. Батареи в движущихся транспортных средствах также подвержены разбрызгиванию и разбрызгиванию в элементах, когда транспортное средство ускоряется, тормозит и поворачивает.

Опасность взрыва

Чрезмерная зарядка вызывает электролиз с выделением водорода и кислорода. Этот процесс известен как «отравление газом». Влажные элементы имеют открытые вентиляционные отверстия для выпуска любого выделяемого газа, а батареи VRLA полагаются на клапаны, установленные на каждом элементе. Каталитические колпачки доступны для затопленных ячеек для рекомбинации водорода и кислорода. Ячейка VRLA обычно рекомбинирует любой водород и кислород, производимые внутри ячейки, но неисправность или перегрев могут вызвать скопление газа. В этом случае (например, при перезарядке) клапан стравливает газ и нормализует давление, создавая характерный кислотный запах. Однако клапаны могут выйти из строя, например, в случае скопления грязи и мусора, что приведет к повышению давления.

Среда

Проблемы окружающей среды

Утилизация отходов

По данным отраслевой группы Battery Council, утилизация свинцово-кислотных аккумуляторов является одной из самых успешных программ утилизации в мире. В США в период с 2014 по 2018 год 99% всего свинца в аккумуляторных батареях было переработано.

Однако в документах Управления по охране окружающей среды США с 1982 года указывается, что процентные ставки колеблются от 60% до 95%.

Свинец очень токсичен для человека, и его переработка может привести к загрязнению и заражению людей, что приведет к многочисленным и длительным проблемам со здоровьем. Один рейтинг называет переработку свинцово-кислотных аккумуляторов самым смертоносным промышленным процессом в мире с точки зрения потерянных лет жизни с поправкой на инвалидность, что приводит к потере от 2 000 000 до 4 800 000 оценочных лет жизни людей во всем мире.

Эффективная система контроля загрязнения необходима для предотвращения выбросов свинца. Требуется постоянное совершенствование установок по переработке аккумуляторов и конструкции печей, чтобы соответствовать стандартам выбросов для свинцово-плавильных заводов.

Добавки

Химические добавки использовались с тех пор, как свинцово-кислотные батареи стали коммерческим продуктом, чтобы уменьшить накопление сульфата свинца на пластинах и улучшить состояние батареи при добавлении к электролиту вентилируемой свинцово-кислотной батареи. Такие методы лечения редко бывают эффективными, если вообще когда-либо.

Активные материалы изменяют физическую форму во время заряда / разряда, что приводит к росту и деформации электродов, а также к выпадению электродов в электролит. После того, как активный материал выпал из пластин, его нельзя восстановить на месте с помощью какой-либо химической обработки. Точно так же внутренние физические проблемы, такие как треснувшие пластины, корродированные соединители или поврежденные разделители, не могут быть восстановлены химическим путем.

Проблемы с коррозией

Коррозия внешних металлических частей свинцово-кислотной батареи возникает в результате химической реакции клемм, вилок и разъемов батареи.

Если аккумулятор переполнен водой и электролитом, тепловое расширение может вытеснить часть жидкости из вентиляционных отверстий на верхнюю часть аккумулятора. Этот раствор может затем вступить в реакцию со свинцом и другими металлами в разъеме аккумулятора и вызвать коррозию.

Электролит может вытекать из свинцового пластикового уплотнения, где клеммы аккумулятора проникают в пластиковый корпус.

Кислотные пары, которые испаряются через вентиляционные крышки, часто вызванные перезарядкой, и недостаточная вентиляция батарейного отсека могут привести к накоплению паров серной кислоты и их реакции с открытыми металлами.

Источник

Разновидности свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

©При цитировании ссылка на эту страницу и на “Ваш Солнечный Дом” обязательна

Все статьи про аккумуляторы на нашем сайте собраны на странице Путеводитель по аккумулированию.

В статье есть много гиперссылок на ключевых словах. Переходите по ним для более подробной информации.

Общая информация

Серийный выпуск и массовая эксплуатация свинцово-кислотных аккумуляторных батарей были начаты еще в конце 19 века. В начале 20 века они начали широко применяться в автомобилях, развивая далее сферу своего применения, легко перешагнули рубеж тысячелетия и до сих пор продолжают оставаться надежными, долговечными, не требующими высоких эксплуатационных затрат и относительно дешевыми источниками энергии.

По конструкции свинцово-кислотные аккумуляторы бывают обслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые требуют в процессе эксплуатации определенного ухода (контроля уровня и плотности электролита). Необслуживаемые – являются герметичными (точнее, герметизированными), работают в любом положении и не требуют ухода.

В международной интерпретации принято обозначение в виде SEALED LEAD ACID BATTERY (герметичная свинцово-кислотная батарея) или сокращенно SLA, а также VRLA – Valve Regulated Lead Acid (свинцово-кислотные с регулируемым клапаном) батареи, имеющие сернокислый электролит в виде геля или связанная в стекловолокне (AGM). Такие аккумуляторные батареи имеют более высокие электрические и эксплуатационные параметры.
Применение такие батареи находят в качестве резервных источников в системах сигнализации и охраны и медицинском оборудовании. Однако самое широкое применение они имеют в источниках бесперебойного питания (ИБП), а также в системах автономного электроснабжения на базе возобновляемых источников энергии.

Основные типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Есть следующие основные типы свинцовых аккумуляторных батарей, которые можно применять в системах автономного электроснабжения:

Ниже приведена более подробная информация по герметизированным аккумуляторам.

Аккумуляторные батареи с технологией AGM

AGM батареи – герметичные, необслуживаемые, не требуют вентилируемого помещения для установки. Батареи AGM прекрасно работают в буферном режиме, т.е. в режиме подзарядки. В таком режиме служат до 10-12 лет (батареи напряжением 12В) или даже до 18 лет (батареи напряжением 2В). Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 30%-40% от емкости), то их срок службы сокращается. Смотрите замечания по определению срока службы аккумуляторов.

AGM аккумуляторы обычно используются в резервных системах электроснабжения, т.е. там, где батареи в основном находятся на подзаряде, и иногда, во время перебоев в электроснабжении, отдают запасенную энергию.

Тем не менее, в последнее время появились AGM батареи, которые рассчитаны на более глубокие разряды и цикличные режимы работы. Конечно, они не “дотягивают” до гелевых, но работают удовлетворительно и с автономных системах электроснабжения, в т.ч. и солнечных. Смотрите более подробно о таких аккумуляторах. AGM аккумуляторы обычно имеют максимальный разрешенный ток заряда 0,3С, и конечное напряжение заряда 14,8-15В. Для их заряда лучше применять специальные зарядные устройства для герметизированных аккумуляторов.

Гелевые аккумуляторные батареи

Гелевые аккумуляторные батареи имеют ряд преимуществ по сравнению с аккумуляторами с технологией AGM при сохранении всех их достоинств – герметичности, необслуживаемости, практическом отсутствии вредных газовыделений при работе, большой срок службы.

Гелевые батареи лучше выдерживают циклические режимы заряда-разряда. Их применение более желательно в системах автономного электроснабжения. Однако они дороже AGM батарей и тем более стартерных.

Гелевые аккумуляторы имеют примерно на 10-30% больший срок службы, чем AGM аккумуляторы. Также, они менее болезненно переносят глубокий разряд. Одним из основных преимуществ гелевых аккумуляторов перед AGM является существенно меньшая потеря емкости при понижении температуры аккумулятора. К недостаткам можно отнести необходимость строгого соблюдения режимов заряда.

Поэтому гелевые аккумуляторы рекомендуется применять там, где требуется обеспечить долгий срок службы при более глубоких режимах разряда, а также, если температура аккумуляторов опускается ниже 5 градусов Цельсия.

Плюсы гелевых аккумуляторов

Плюсов этой технологии действительно много:

Модификация гелевых аккумуляторов – герметичные аккумуляторы с трубчатыми электродами типа OPzV. Они имеют намного лучшие показатели по сравнению с другими видами свинцово-кислотных аккумуляторов. Подробно эти аккумуляторы рассматриваются здесь.

Гибридные AGM-гель аккумуляторы

Успех гелевых аккумуляторов, а также стремление производителей иметь преимущества гелевых аккумуляторов при цене AGM аккумуляторов привело к созданию гибридных AGM-гель аккумуляторов. В этих аккумуляторах действительно присутствует гель, но он намного более жидкий и мелкодисперсный, и не может самостоятельно держать форму. Поэтому в таких аккумуляторах применяется AGM сепаратор. По характеристикам такие аккумуляторы оказываются ближе к AGM аккумуляторам – как по сроку службы в циклах и годах, так и по устойчивости к глубоким разрядам.

Но наличие электролите в виде геля позволило производителям и продавцам называть такие аккумуляторы “гелевыми”. На многих таких аккумуляторах просто написано “Гелевые” или “Gel”. Цена таких аккумуляторов намного дешевле, чем настоящих гелевых. Неосведомленный покупатель, наслышанный о преимуществах гелевых аккумуляторов, покупает такие гибридные аккумуляторы из-за существенно более низкой цены.

К сожалению, на российском рынке в последнее время практически все аккумуляторы, называемые “гелевыми”, в реальности являются гибридными AGM-гелевыми, с соответствующими характеристиками. Такие аккумуляторы продаются под брендами Delta (тип Gel, GX, Solar), MNB-Battery (тип MNG), Корд, Восток, Вектор и многими другими. В линейке аккумуляторов Prosolar гибридные аккумуляторы имеют суффикс AG в названии модели.

Карбоновые аккумуляторы

Электролит: в карбоновых батареях используют коллоидный электролит (добавление SiO2 (гель) в электролит в небольшом количестве).

Во втором поколении углерод добавляют в активную массу отрицательной пластины, как и в саму решетку.

Разница между первым и вторым поколением: 1е поколение нельзя разряжать большими токами, но можно полностью заряжать. 2е поколение можно разряжать большими токами, но не рекомендуется полностью заряжать.

Заряжать карбоновые батареи рекомендуется до 90-100% (PSOC). Разряжать до 30% от номинала. Желательно не разряжать до 100% от номинальной ёмкости. В идеале работа батареи должна быть следующим образом: разряд со 100% от номинальной ёмкости до 30% от номинальной ёмкости, затем заряд до 90% от номинальной ёмкости, затем разряд до 30% от номинальной ёмкости и так далее. DOD (глубина разряда) обычно 60% от номинальной ёмкости. В этом режиме 4800 циклов заряд-разряд. Если снимать 80% от номинальной ёмкости, то 3800 циклов заряд-разряд.

Коллоидный электролит полимерного состава позволяет сбалансировать пропорцию электролита с сепаратором AGM, устранить явление расслоения, улучшить теплопроводность и ионную проводимость батареи и избежать риска терморазгона.

Инженеры компании Hitachi (CSB battery) утверждают, что их карбоновые батареи могут совершать 2400 циклов полного разряда аккумулятора. У литиевых батарей количество циклов примерно 3000. Обратите внимание, что количество циклов карбоновых батарей соответствует количеству циклов литиевых аккумуляторов.

Рассмотрим плюсы карбоновых батарей, которые заявляют их производители:

Ограничения карбоновых батарей

К недостаткам новой технологии можно отнести, то что они хуже держат емкость при высокой токоотдаче. Например, не рекомендуется использовать карбоновые аккумуляторы как стартовые или для лебедок. Нужно помнить, что они разрабатывались как тяговые для равномерной отдачи электричества на всем этапе разряда. При высокой токоотдаче их емкость падает не равномерно! Таким образом, если устройство потребляет большие токи за короткий промежуток времени, лучше применить традиционную AGM/Gel батарею.

Применение карбоновых аккумуляторов

Карбоновые батареи надо использовать в устройствах, где нужна повышенная цикличность. Карбоновые батареи идеально подходят для систем альтернативной энергетики. Они легко и быстро заряжаются, отлично держат заряд и выдают стабильное напряжение. Поэтому, если решили собрать энергосистему на ветрогенераторах или солнечных батареях для личного пользования или под зеленый тариф – это то, что нужно. Также благодаря «длительности жизни» в буферном режиме их можно рекомендовать для систем резервного питания в телекоммуникационной сфере: серверные шкафы, ЦОД и офисы.

Кроме этого, карбоновые аккумуляторы будут востребованы для применения в гольф-карах, инвалидных колясках и подобных устройствах.

Совсем не рекомендуется их устанавливать в ИБП (UPS ).

Какой тип аккумулятора выбрать – AGM, гелевый или с жидким электролитом?

Определяющими факторами при выборе аккумуляторных батарей для вашей системы являются цена, условия, при которых будет работать батарея (температура, условия обслуживания, наличие специального помещения и т.п.), а также ожидаемый срок службы аккумуляторной батареи.

Сравнение AGM, OPzV и OPzS аккумуляторов*

*Источник: IBT Innovative Battery Technology