Плюсы и минусы гелевого аккумулятора

Гелевый аккумулятор для авто — плюсы и минусы

С момента изобретения автомобиля в его конструкции успело измениться практически все: вместо маломощных нижнеклапанных моторов под капотами стоят верхневальные двигатели с изменяемыми фазами газораспределения, карбюраторы давно уступили место впрыску топлива, но, как и сто лет назад, в качестве резервного источника энергии большинство машин использует свинцово-кислотные аккумуляторы. При всех их достоинствах (простота, солидная удельная емкость) эти батареи имеют и множество недостатков, с которыми приходится или мириться, или бороться.

Изобретение гелевых аккумуляторов – это прямое следование нуждам аэрокосмической индустрии: массивные свинцово-кислотные аккумуляторы, требующие регулярной доливки воды и неспособные работать при кренах и тем более переворотах, мало подходили в этих отраслях. Фактически гелевые аккумуляторы стали развитием технологии AGM, где электролит пропитывал инертный наполнитель между пластин: отказавшись от наполнителя, инженеры решили сделать нетекучим сам электролит.

Видео: Гелевый аккумулятор АКБ — плюсы и минусы. Просто о сложном

Устройство гелевого аккумулятора

Ключевая особенность гелевого аккумулятора – это именно его электролит: в отличие от других типов, здесь в раствор серной кислоты введен диоксид кремния, превращающий жидкость в гелеобразную субстанцию. В результате электролит может удерживаться между пластинами в любом положении АКБ и одновременно служит своеобразным демпфером вибраций: удары и тряска такой батарее практически не страшны, в то время как в традиционных АКБ приходится использовать упругие пластиковые сепараторы.

Важное отличие гелевых аккумуляторов – в их нулевом газовыделении, что достигается легированием отрицательных пластин кальцием (во время циклов заряда-разряда происходит рекомбинация водорода). Загущенный электролит не требует наличия между пластинами пространства для отвода водорода, выделяющегося при зарядке, и это определяет сразу два ценных момента:

1. Во-первых, возможность разместить пластины с минимальным зазором позволяет либо снизить габариты аккумулятора, либо увеличить его емкость и токоотдачу.
2. Во-вторых, это делает возможным полную герметизацию батареи – точнее говоря, каждая банка снабжается клапаном, настроенным на определенное давление, необходимое для запуска реакции рекомбинации водорода. В нормальных условиях эксплуатации клапана всегда закрыты, что позволяет считать гелевые аккумуляторы герметичными, но при резком росте газообразования (перезаряд) клапана открываются, предохраняя корпус от разрушения.

При плотной компоновке банки необязательно использовать классическую конструкцию с двумя параллельными пластинами в каждой банке. Многие производители гелевых батарей сворачивают пластины в спираль, что позволяет максимально эффективно использовать пространство – такие источники энергии можно сразу узнать по цилиндрическим обводам банок.

Видео: Гелевый или кислотный аккумулятор — какой лучше выбрать? Просто о сложном

Главные преимущества

Для среднестатистического автомобилиста наиболее важна не способность гелевого аккумулятора работать в любом положении, а его стойкость к глубокому разряду. Напомним, что произойдет в этом случае с классическим аккумулятором: как только напряжение на пластинах банки снижается до критического предела, на пластинах начинается реакция образования сульфата свинца, приводящая к значительному падению плотности электролита и «обрастанию» пластин характерным белым налетом.

Аккумулятор фактически «засыпает» — чем меньше плотность электролита, тем хуже его электропроводность. Именно поэтому долго простоявший разряженным АКБ нельзя зарядить автоматическим зарядным устройством: ток, принимаемый батареей, слишком мал, что воспринимается автоматикой как отсутствие нагрузки. Батарею приходится «оживлять» мощными импульсами, способными запустить распад сульфата свинца и разогреть электролит. Но полностью разложить его трудно, поэтому засульфатированная батарея ощутимо снижает емкость и токоотдачу, а крупные кристаллы сульфата свинца, отрываясь от пластин, выпадают в осадок, что вызывает необратимое разрушение пластин.

В гелевых же аккумуляторах сульфатация практически отсутствует – батарею такого типа можно «высадить в ноль», и она все равно будет исправно принимать заряд. Именно поэтому гелевые аккумуляторы используются в источниках резервного питания и ИБП: отдав весь запас энергии, они могут оставаться разряженными до подачи электропитания. Для автомобилиста же это означает возможность заводить машину «на последнем дыхании» зимой после длительных стоянок без отключения аккумулятора.

Видео:♣ AGM и Гелевый аккумулятор. Зарядка гелевого и AGM аккумулятора ♣

Отсутствие пузырьков газа на поверхности пластин, неизбежное при работе классического аккумулятора, определяет и заметный рост токоотдачи гелевых батарей в импульсном режиме, так как площадь контакта электролита с пластинами увеличивается. Можно встретить рекламные ролики, где с помощью гелевого мотоаккумулятора заводят автомобиль: действительно, по импульсному току гелевая батарея может превосходить аналогичного типоразмера классическую почти вдвое.

Недостатки гелевых батарей

Однако именно в конструкции гелевых аккумуляторов скрыт и их главный недостаток: строгие требования к режиму зарядки. Если классический АКБ может безболезненно пережить многократное превышение зарядного тока (например, при неисправности реле-регулятора), лишь бы хватило пропускного сечения вентиляции для удаления водорода из «кипящей» батареи, то для гелевого аккумулятора подобные условия смертельны: газообразование начинает превышать скорость рекомбинации, пузырьки водорода удерживаются в геле, резко снижая площадь его контакта с пластинами, затем открываются клапана, сбрасывая избыточное давление, и аккумулятор уже не восстановит изначальные характеристики.

Поэтому, как ни странно, гелевые аккумуляторы нецелесообразно применять не только на старых автомобилях, где отказ генератора может произойти непредсказуемо, но и на вполне новых. Дело в том, что современные автомобили все больше отходят от классической схемы заряда, когда реле-регулятор поддерживает в сети фиксированное напряжение: в них генератор управляется бортовым контроллером, который запрограммирован на быструю зарядку аккумулятора после запуска мотора и может в некоторых случаях значительно увеличивать напряжение в бортсети.

Второй недостаток гелевых аккумуляторов, критичный для многих автомобилистов – это их цена: более сложная технология изготовления делает их гораздо дороже, чем AGM и тем более классические аккумуляторы того же типоразмера.

Где стоит использовать гелевый аккумулятор?

Установка гелевых аккумуляторов — один из частых элементов тюнинга. На спортивной технике меньшая масса при той же токоотдаче важна не меньше, чем и сохранение работоспособности при кренах и тряске. Способность к отдаче больших токов в пике ценна для серьезной внедорожной техники: такие батареи устанавливают для питания мощных лебедок, к тому же после герметизации клемм они могут спокойно переживать погружение под воду.

Еще одна сфера, где внимание к гелевым аккумуляторам традиционно высоко, это автозвук, и в первую очередь – шоу-кары с мощными акустическими системами. В них, как правило, акустика запитывается от собственного гелевого аккумулятора: тут снова на руку отличная импульсная токоотдача (не проседает напряжение при резких скачках громкости) и возможность уходить в глубокий разряд без повреждений.

Гелевые и AGM аккумуляторы: как работают, плюсы и минусы

Статья о гелевых и AGM-аккумуляторах: особенности их работы, достоинства и недостатки. В конце статьи — видео о плюсах и минусах гелевых АКБ.

Содержание статьи:

• Современные автомобильные аккумуляторы
• Особенности GEL-аккумулятора
• Особенности AGM-аккумулятора
• Видео о достоинствах и недостатках гелевых аккумуляторов

Аккумулятор – источник электрического тока, возникающего в результате химической реакции, энергия которой преобразуется в энергию электричества и наоборот. Такое преобразование даёт аккумулятору возможность в процессе разрядки запасать электричество, а в процессе разрядки – поставлять её потребителю.

Современные аккумуляторы имеют различную конструкцию, и хотя общий принцип их работы остался неизменным, появился ряд новых схем и технологий их изготовления. В частности, на авторынке активно применяются аккумуляторы GEL и AGM.

Современные автомобильные аккумуляторы

В современном автомобиле важны не только технические характеристики самого двигателя и системы управления, но и уровень комфорта, предоставляемый водителю и пассажирам.

Салонный микроклимат, возможность на стоянке включить внутри автомобиля подсветку, хранить продукты в автомобильном холодильнике, зарядить мобильный телефон или планшет — всё то, что делает автомобильное путешествие приятным и не таким утомительным, требует расхода электроэнергии. При этом генератор не может в полном объёме обеспечить все устройства авто электроэнергией.

В новых разработках аккумуляторов в принципе нет глобальных отличий от «классического» аккумулятора, в котором применяют сернокислотный жидкий электролит. Устроены такие аккумуляторы следующим образом:

• корпус аккумулятора разделён на «банки» – отсеки;
• внутри располагаются блоки разделённых отрицательных и положительных пластин;
• отсеки аккумулятора заполняет электролит;
• всё устройство снабжено системой газоотвода.

Отличия от старых типов аккумуляторов начинается с электролита. Для того, чтобы сделать аккумуляторы более безопасными и предотвратить вытекание электролита (раствора серной кислоты) через малейшую трещину корпуса, жидкий электролит стали делать гелевым.

Достижение такой консистенции наполнителя выполняется при помощи различных технологий. Различают две технологии производства:

• Gel Electrolite, или GEL-аккумуляторы;
• Absortive Glass Mat, или AGM-аккумуляторы.

Главным достоинством аккумуляторов, произведённых по этим технологиям, является в первую очередь то, что в них минимизирован выброс веществ-продуктов химических реакций. Газы удерживаются внутри устройства и могут вновь и вновь вступать в реакцию, продлевая жизнь устройства.

Не последним «плюсом» данных устройств также является их надёжность в условиях эксплуатации на борту автомобиля: даже если по какой-то причине внешний корпус аккумулятора даст трещину, внутри устройства по сути отсутствует химически агрессивная жидкость, которая могла бы через эту трещину вытечь и нанести вред — наполнитель аккумулятора останется внутри.

Примечательно, что изначально гелевые аккумуляторы разрабатывались для военных, чтобы обезопасить технику и людей при частичном разрушении корпуса устройства.

Рассмотрим подробнее устройство, достоинства и недостатки обоих типов.

Особенности GEL-аккумулятора

В GEL-аккумуляторе в электролитическую жидкость добавляют специальную присадку, которая вызывает загустение электролита – двуокись кремния SiO2. Электролит с такой добавкой утрачивает свойство текучести, становясь по сути гелевой массой.

При этом SiO2 не вступает в химическую реакцию с серной кислотой и таким образом оставляет неизменными её свойства, необходимые для работы аккумулятора, оставаясь нейтральным наполнителем, отвечающим только за вязкость среды.

Основным достоинством аккумуляторных батарей, изготовленный по GEL-технологии, является то, что GEL-аккумуляторы имеют способность самовосстанавливаться, например, после того, как выполнен ряд неудачных попыток запуска автомобильного мотора. По этой причине гелевые аккумуляторы называют аккумуляторами глубокого разряда, или тяговыми. Именно они предназначаются для запуска автомобильного мотора.

На сегодняшний день производством гелевых аккумуляторов занимаются ведущие производители Европы, США, Азии и России. В зависимости от производителя, маркировка на устройстве может быть разная. Основная информация, которая содержится на маркировке, указывает ёмкость (в ампер-часах) и пусковой ток аккумулятора.

Из недостатков аккумуляторов, произведённых по данной технологии, в первую очередь следует упомянуть следующие:

• на морозе уровень заряда аккумулятора снижается гораздо интенсивнее, чем у обычных аккумуляторных батарей;
• если зарядка аккумулятора осуществляется с превышением тока, это может испортить устройство, поэтому, как правило, устанавливать их стоит на автомобили, снабжёнными точными электронными устройствами;
• наконец, стоимость GEL-аккумуляторов достаточно высокая, в зависимости от пускового тока и ёмкости, и может варьироваться от 10 до 18 тысяч рублей.

Отрицательные отзывы о гелевых аккумуляторах во многом вызваны тем, что автовладельцы неправильно их используют, нарушая требования инструкции. Так, например, при подаче более высокого тока в процессе зарядки аккумуляторный гель будет «таять», что быстро приведёт устройство в негодность.

Причина этого явления – в том, что более высокий ток нагревает субстанцию, она «закипает», выделяя газы, которые, достигая определённого давления, открывают аккумуляторные клапаны и улетучиваются. Низкий уровень электролита делает батарею бесполезной.

Особенности AGM-аккумулятора

В переводе название данной технологии производства аккумуляторов звучит как «всепоглощающий мат из стекла». Технология интересна тем, что разработчики полностью отказались от использования электролита в жидком состоянии, заменив его специальным материалом. Изобретатели связали водный раствор серной кислоты особым синтетическим матом.

Маты содержат поры разного размера: мелкие удерживают электролитическую жидкость, а крупные служат путями циркуляции паров до того момента, как они конденсируются на стенах внешнего корпуса устройства. Такой эффект достигается за счёт действия так называемых капиллярных сил, обеспечивающих заполнение мелких пор и оставление свободными крупных.

По сравнению с аккумуляторами, изготовленными по гелевой технологии, AGM имеют одно неоспоримое достоинство — они не отличаются такой сильной чувствительностью к повышению температуры. Следовательно, при зарядке таких аккумуляторов превышение тока, вызывающее нагрев устройства, не приведёт к снижению ёмкости и конечному выходу из строя.

Как и гелевые, AGM-аккумуляторы не требуют сервисного обслуживания. У них высокий пусковой ток, что делает их крайне привлекательными для использования в холодный период.

Глубокая разрядка не грозит этому устройству выходом из строя: производители указывают, что их аккумуляторы вполне в состоянии выдержать до двухсот полных разрядок.

При транспортировании аккумуляторов их можно класть на любую сторону. Срок службы аккумуляторов AGM варьируется в диапазоне от 5 до 12 лет, в зависимости от особенностей модели и производителя.

Из минусов данной технологии следует упомянуть:

• больший вес;
• необходимость особых зарядных устройств;
• необходимость осторожно выполнять процедуру зарядки;
• затруднённую эксплуатацию на автомобилях, в которых не предусмотрено перезаряжающее реле.

Приобретая AGM-аккумулятор, автовладелец должен понимать, что данное устройство крайне чувствительно к перезарядке. Избыток заряда приводит устройство в негодность.

Более того, приобретя понравившуюся модель, следует внимательно изучить инструкцию и обращаться с устройством так, как того требуют производители — тогда приобретённый аккумулятор будет безупречно служить долгие годы.

Видео о достоинствах и недостатках гелевых аккумуляторов:

Достоинства и недостатки гелевого аккумулятора для автомобиля

Автомобили без аккумуляторов — это просто бесполезные груды металла. Любая аккумуляторная батарея является источником питания для автомобильной бортовой сети, обеспечивающей безопасность езды, охрану и комфортабельность транспорта. Без АКБ машину невозможно будет завести, а сигнализация и многочисленные датчики перестанут работать. Вот почему автовладельцы должны серьёзно относиться к выбору батареи. Любое несовпадение технических характеристик АКБ и потребностей авто может привести к неполадкам или даже повреждениям транспортного средства, после чего потребуется дорогостоящее восстановление. Сильнее всего тратится энергия на запуск двигателя, затем её можно будет автоматически восстановить от генератора.

Характеристики аккумуляторов различаются по номинальному напряжению:

• 6 вольт — для лёгкой техники, в том числе небольших квадроциклов, багги, мопедов;
• 12 вольт — для габаритных квадроциклов, мотоциклов, всех легковых автомобилей;
• 24 вольт — для спецтехники и тяжёлых дизельных грузовиков.

Таким образом, самыми распространёнными являются аккумуляторы мощностью 12 вольт.

Устройство гелевого аккумулятора

Инновации в электрообеспечении автомобиля привели к созданию прибора, который называется гелевым аккумулятором, поскольку в отличие от обычного наполнителя АКБ, здесь присутствует раствор кислоты в виде желе или геля. Первые гелевые АКБ появились в эпоху освоения космоса и стали лидерами по стойкости к полной разрядке. Желеобразная масса способна в несколько раз лучше проводить ток и заряжать активные элементы. Другими словами, и зарядное устройство, и генератор будут давать заряд АКБ этого типа быстрее, что значительно продлит срок её жизни.

Гелевые АКБ имеют ёмкость 12–200 ампер-часов и имеют свои плюсы и минусы, восстановление после разрядки проходит без ущерба для энергоёмкости. Такие батареи не нуждаются в обслуживании и изготавливаются по двум технологиям:

• AGM — Absorptive Glass Mat — переводится как «поглощающее стекловолокно». Электролитом служит обычный раствор серной кислоты, но при этом пустоты между электродами заполняются микроскопическим стекловолокном. Этот материал является сепаратором, не дающим кислоте растекаться. В результате получается единая гелеподобная масса.
• GEL — Gel Electrolite — электролит в виде геля получается в результате добавления в раствор кислоты двуокиси кремния.

Модели гелевых аккумуляторных батарей не слишком разнятся. В общие технические характеристики входят:

• Полипропиленовый ударопрочный корпус;
• Абсолютная герметичность;
• Самоуплотняющиеся герметичные клапаны;
• Клеммы с защитой от коррозии;
• Соединительные цельнолитые массивные элементы;
• Конструкция из скрученных в рулон прочных;
• Решётки из свинца особой очистки.

Во время планового техосмотра АКБ машины проверяют на предмет плотности электролита. Процедура (восстановление плотности) включает в себя долив в аккумуляторную батарею небольшого количества дистиллированной воды. Для гелевых аккумуляторов такая проверка не нужна, поскольку плотная консистенция электролита не теряется со временем, и он не протекает даже при повреждениях пластикового корпуса.

Гелевые аккумуляторы имеют более высокую плотность электролита

Аккумуляторы технологий GEL и AGM

Автомобильный аккумулятор типа AGM содержит почти 100% рекомбинацию газов. В противоположность обычной АКБ, этот тип батареи впитывает порами стекловолокна (сепаратора) все продукты химических реакций (кислород, водород), а не выбрасывает их во внешнюю среду. Во время подзарядки батареи эти газы возвращаются в состав электролита, таким образом происходит восстановление изначальной энергоёмкости аккумулятора. Минимальная гарантия на срок службы гелевого аккумулятора типа AGM составляет 400 циклов полной зарядки-разрядки. В неподключенном виде это устройство очень медленно разряжается — примерно на 20% общей энергоёмкости в год.

Автомобильный аккумулятор типа GEL обладает немного меньшей рекомбинацией газов, в остальном его свойства таковы же, что и у типа AGM. Эта модель гарантированно служит 10 лет и выдерживает 800 циклов полной зарядки-разрядки без потери энергоёмкости. После полной разрядки аккумулятор типа GEL не нуждается в срочной подзарядке.

Плюсы и минусы гелевого аккумулятора

Гелевый аккумулятор может применяться только в транспорте, где поддерживается высокоточный механизм заряда. В зарубежных и отечественных автомобилях существует напряжение диапазона 12–16 вольт. Для подзарядки этого типа аккумулятора напряжение не должно превышать 14,4 вольт, иначе гель растает и его невозможно будет восстановить. Также нежелательна эксплуатация гелевого аккумулятора в условиях сильного мороза, который вызовет загустение электролита, потерю его характеристик и понижение мощности АКБ в два раза. Восстановление батареи в таких случаях проблематично.

В чём же состоят плюсы аккумулятора такого типа? Гелевая батарея идеально подходит для тех автолюбителей, которые устанавливают на свой автомобиль дополнительное электрооборудование и усиливают таким образом общую нагрузку на электрическую систему машины. Если в авто есть кондиционеры, телевизоры в подголовниках передних кресел для задних пассажиров, сабвуферы, обогрев салона — всё это может очень быстро разрядить обычную АКБ. Её можно заменить гелевой, при условии обеспечения правильного напряжения и положительной температуры воздуха. Обязательно перед приобретением такого типа аккумулятора посоветоваться со специалистами лицензионного СТО или автосервиса, ведь может оказаться, что такая технология несовместима с электронной системой вашего автомобиля. Следует также узнать в технической документации своего автомобиля, какие характеристики должны быть у аккумулятора. АКБ с меньшими показателями не рекомендуется, а вот с большими — разрешается. Восстановление систем автомобиля после установки неправильного аккумулятора может стать дорогостоящим ремонтом.

Плюсы гелевого аккумулятора:

• Исключено обслуживание, поскольку в корпусе отсутствуют любые технологические отверстия;
• Во время подзарядки нет выделения ядовитых паров;
• Состояние электролита позволяет устанавливать АКБ в любом положении;
• При повреждении корпуса исключено протекание геля;
• Длительный срок эксплуатации — 10–12.

Минусы гелевой батареи:

• Не рассчитана на службу в условиях сильных морозов;
• Высокая цена — в диапазоне от 12 000 до 21 000 р.;
• Нуждается в высокоточной автомобильной электронике, поскольку на многих машинах внедрён стандартный диапазон напряжения 12–16 вольт.

Таким образом, гелевая АКБ будет отличным вариантом для системы аварийного энергоснабжения, но плохо подходит для эксплуатации в условиях холодного климата.