Плюсы и минусы гелевых автомобильных аккумуляторов

Что такое гелевый аккумулятор


Гелевые аккумуляторы для авто впервые начали использоваться в эру освоения космоса. Им нет равных в стойкости к полной разрядке. Они долговечны и износостойки. Полную герметичность конструкции гарантирует гель. Любое выделение газа проходит в его порах. Он был создан благодаря внедрению в состав серной кислоты двуокиси кремния.

Несмотря на все эти преимущества — гелевые аккумуляторы для авто не получили широкого распространения. Связан данный парадокс с отсутствием в то время достаточно мощного электрооборудования, способного обеспечить пусковой ток нужной мощности в холодную пору.

Технология производства, процесс работы, особенности конструкции

Чтобы лучше понять, что такое гелевый аккумулятор для авто, рассмотрим процесс его создания:

  1. Электролит в виде геля заливается в аккумулятор.
  2. Происходит постепенная усадка.
  3. В пасте появляются поры и трещины.

Гелевый аккумулятор для авто работает благодаря рекомбинации. В конечной стадии зарядки на положительных пластинах возникает кислород. Через поры он попадает на отрицательные пластины. Электроны превращаются в ионы, которые взаимодействуют с протонами типа H+. Конечный итог химической реакции — вода.

Процесс носит полностью замкнутый характер. Из-за этого в гелевые аккумуляторы для авто не нужно доливать жидкость. Батареи имеют специальные клапаны. Они открываются в случае возникновения избыточного давления.

Все конструкции гелевых аккумуляторов похожи между собой. Конечно, каждая компания пытается внедрить собственные технологии, повышающие характеристики устройств, но всё же общая структура аппаратов, предназначенных для авто, состоит из таких элементов:

  1. Корпус из ударопрочного и тугоплавкого металла.
  2. Решётки, изготовляющиеся из свинца.
  3. Положительные электроды панцирного типа.
  4. Отрицательные электроды намазного типа.
  5. Полюсный вывод.
  6. Микроскопический сепаратор с внутренней рекомбинацией газа.
  7. Раствор серной кислоты в виде геля.

В зависимости от внутренних конфигураций определяются такие параметры гелевого аккумулятора, как срок эксплуатации, диапазон переносимых температур и так далее.

Плюсы

Эти устройства возникли гораздо позже своих кислотных аналогов и имеют некоторые неоспоримые преимущества, среди которых:

  • высокий КПД;
  • низкое внутреннее сопротивление в батареи;
  • возможность работы в любом положении;
  • большой срок службы;
  • высококачественные материалы конструкции.

Также гелевые батареи для авто в отличие не выделяют при зарядке кислотных газов. А значит, являются абсолютно безопасными для экологии. Мало того, даже при повреждении корпуса, гель не вытечет наружу.

Основным достоинством технологии GEL является её полная самодостаточность. После установки устройства на авто больше не нужно думать о дозаправке или уровне кислоты.

Минусы

Несмотря на очевидные преимущества, технология имеет свои недостатки:

  • непереносимость сильных морозов;
  • высокая стоимость;
  • повышенная чувствительность к высоким токам.

Во время зарядки подача тока должна быть стабильной, иначе главный накопитель расплавится.

Технические характеристики гелиевого аккумулятора

В этом разделе будут приведены основные параметры.

Что такое Gel?

Это электролит зафиксированный в геле. Технология Gel выполнена на основе двуокиси кремния. Гель способен прекрасно контактировать и предотвращать замыкание между пластинами. Это похоже на то, когда губка впитывает воду. Так и здесь идет некое удержание содержимого за счет желе образной консистенции. Пластины благодаря такому подходу не осыпаются.

В АКБ такого рода применяется очищенный свинец. Он обладает небольшим сопротивлением. Это дает возможность быстрого разряда и заряда.

Гелевый аккумулятор выполнен в неразборном корпусе. Разбирать который ни в коем случае нельзя. Может нарушится микроклимат и выйдет газ, оберегающий пластины от окисления. Так же этот газ способствует 100% работоспособности. При повреждении батарея будет функционировать. Правда хуже процентов на 30. И срок службы естественно сократится.

Примерные параметры гелевых аккумуляторов

  1. Емкость от 20 – 200 А/ч.
  2. Сила тока.
  3. Номинальное напряжение 12 вольт.
  4. Вес имеет зависимость от емкости обычно он начинается с 5 кг.
  5. Размер. У каждой модели он свой. У DELTA GEL 12-20 Длина 158, ширина 77 мм, высота 167 мм.
  6. Рабочая температура.
  7. Срок эксплуатации 5 – 12 лет.
  8. Максимальный ток зарядки у некоторых моделей достигает 30 ампер.

Пусковой ток или максимальный ток разряда находится в районе 550 – 950 А.

Маркировка гелевых аккумуляторов

На этикетке можно встретить самые стандартные обозначения. В первую очередь это данные о напряжении в вольтах, емкости в ампер часах и типе. Понять, что это именно гелевый аккумулятор можно по надписи GEL.

Выделяют 4 типа обозначений:

  1. Русскую.
  2. Азиатскую.
  3. Европейскую.
  4. Американскую.

Порой можно встретить такую надпись 60 А/ч. Это значит, что батарея может генерировать ток силой в 1А на протяжении 60 часов.

Кроме этой надписи можно найти ток разряда либо пусковой ток. Например, гелевый аккумулятор с пусковым током 200 ампер будет не в силах завести дизельный двигатель. А вот ток в 500 ампер сможет вытянуть почти любой двигатель даже в мороз. Если конечно батарея работоспособна.

По мимо выше перечисленного, на корпусе производитель оставляет данные о дате производства и сроке эксплуатации. Так же можно заметить компанию изготовителя.

Ниже на примере АКБ марки Delta отображена основная маркировка.

Срок службы гелевого аккумулятора

Обычно он составляет 10 лет. Иногда производитель может заявить о 15 годах. Минимальный срок это 5 лет. Но также его можно выявить по количеству циклов заряда и разряда.

Циклы Процент разряда
350 раз 100%
Около 550 50% от номинальной емкости
Около 1200 30%

Строгое соблюдение условий эксплуатации позволит проработать гелику более 7 лет.

Основные причины быстрого износа гелевого аккумулятора

  1. Многократная недозарядка батареи.
  2. Долгое не отключение от ЗУ, когда АКБ уже заряжена.
  3. Резкие и частые скачки температуры. Особенно падение до -30 и возрастание до +50. Высокая температура вызывает ускорение коррозии тока проводящих пластин.

Главный принцип работы устройства

Чтобы разобраться, что такое гелевый аккумулятор, надо понять принцип работы необслуживаемых батарей.

В наливных батареях свинцово-кислотные ячейки состоят из двух пластин свинца, находящихся в электролите, – водном растворе серной кислоты с низкой концентрацией. Несколько ячеек соединяются последовательно в одном контейнере. Батарея вырабатывает энергию за счет окисления свинцовых пластин с одновременным повышением рН электролита. Когда аккумулятор заряжен, пластины возвращаются к чистому свинцу, а кислота восстанавливается. Этот цикл не является совершенным – водородный газ часто выходит из электролита прежде, чем он может снова превратиться в воду.

Чтобы предотвратить возможность воспламенения горючего газа до опасного уровня, требуется вентиляция, как самой батареи, так и места, где она находится. Вентиляционные отверстия означают, что электролит может вытекать из батареи, если она опрокинута. Кроме того, постоянная потеря водорода приводит к уменьшению количества воды в электролите, аккумуляторы требуется доливать.

Принцип работы наливной и гелевой батарей

В устройстве гелевых аккумуляторных батарей и AGM научились избегать этих проблем, обезвоживая электролит. При этом водород улавливается вблизи пластин и доступен для повторного объединения при перезарядке аккумулятора. Это значительно снижает потери воды во время повторных циклов заряда-разряда и делает их не требующими обслуживания. Также уменьшается количество образования водорода до такой степени, что не нужна вентиляция. Можно обеспечить герметичность гелевых АКБ, что позволяет использовать их в произвольной ориентации, не опасаясь разлива электролита.

Во время быстрой подзарядки электролит может кипеть и нагнетать давление в корпусе, или накопление газа может быть слишком быстрым для рекомбинации. Такие эффекты требуют регулировочного клапана. Обычно это односторонний клапан, открывающийся только в случае возрастания давления. Но даже его открытие не вызовет вытекания электролита из-за его связанности.

Основной недостаток конструкции состоит в том, что химические реакции, создающие энергию в GEL батареях, также замедляются. Поэтому они имеют более низкие значения пиковой мощности, чем обычные аккумуляторы. Для автомобильных стартовых батарей, где шаблоны использования – кратковременные импульсы с большим током (во время запуска), а затем длительные медленные циклы перезарядки, могут использоваться подобные устройства, но при установке на автомашину у гелевого аккумулятора есть плюсы и минусы. Кроме того необслуживаемые батареи используются в мотоциклах, квадроциклах, инвалидных креслах, как устройства циклического действия, и в солнечных батареях, телефонных станциях, как источники непрерывной энергии. Больше подходят для стартовых целей аккумуляторы AGM, которые обеспечивают более высокие значения токов, чем обычные свинцово-кислотные батареи.

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.

Гелевый аккумулятор

За счет внесения в электролит соединений кремния конструкторы добились гелеобразного состояния. От привычных свинцово-кислотных устройств данное оборудование принципом работы не отличается. В отличие от жидких аналогов, гель удерживает большинство газов и воды внутри, что предотвращает испарение в большей мере и позволяет сделать прибор необслуживаемым.

Если сравнивать нагрузочные характеристики обычных батарей с показателями АКБ с заглушенным электролитом, то у жидких аналогов они несколько лучше. Из-за повышенного внутреннего сопротивления гелеобразной массы становится более сложным снятие высоких токов. Также худшая работа наблюдается при коротких режимах с высокими токами. Отличаются большей чувствительностью к температурному режиму среды, которая окружает гелевый аккумулятор. Поэтому они не способны обеспечить стабильное зарядное напряжение.

По всем этим причинам для батареи на гелеобразном электролите требуется особое зарядное устройство, отличающееся от классического, которое должно обеспечивать нестабильность заряда не ниже 1% разноса от подаваемого значения в любую сторону. Это позволит предотвратить большое газоотделение в электролите. В аккумуляторах GEL типа наблюдается более высокая устойчивость к глубоким разрядам. Причем отсутствует потребность в произведении при нормальных условиях эксплуатации обслуживания. При нарушении любого из правил процесс старения батареи запускается невозвратимо и стремительно.

Для использования в качестве автомобильного АКБ гелевых батарей требуется соблюдать в установке электрооборудования высокие требования. Причиной этого считается чувствительность к низкой температуре и резкое снижение из-за нее пускового тока.

В батареях типа AGM используется технология как в свинцово-кислотных, поскольку электролитическая жидкость в таком состоянии и находится. Гелеобразная консистенция достигается за счет введения между электродами специального стекловолокна, удерживающего с помощью капиллярных явлений нужный уровень жидкости. Именно эта особенность существенно отличается такие АКБ от кислотных.

Дозирование электролита производится с возможностью наличия определенного количества свободных пор стекловолокна. Такой подход обеспечивает возможность активной газовой циркуляции и рециркуляции. Это позволяет сделать такие аккумуляторы необслуживаемыми. Не менее важным преимуществом гелесодержащего АКБ считается высокая устойчивость к вибрациям, изменению в пространстве положения. За счет более высокой стойкости к температурным перепадам и связанному состоянию электролита, гелевые батареи считаются более безопасными в процессе эксплуатации.

Плюсы

Главные преимущества данных батарей заключаются в:

  • Увеличение срока службы до 10 лет, а для некоторых брендовых экземпляров этот показатель достигает 14 лет;
  • Если случается повреждение корпуса, то протекания электролита не будет, он полностью удерживается капиллярными явлениями в стекловолокне или из-за гелевой структуры состава;
  • Опрокидывания, вибрации, переворачивания не боится;
  • В обслуживании не нуждается;
  • Процесс зарядки осуществляется более быстро, чем у аналогов на жидком электролите;
  • По сравнению со стандартными кислотными аккумуляторами, может выдавать до 1 кА ток запуска, в редких случаях превышает аналогичные показатели обычной кислотной батареи в 2-2,5 раза;
  • Отличается повышенной устойчивостью к высоким разрядам;
  • Нет необходимости постоянного использования, в режиме «ожидания» без потери вольтамперных характеристик может находиться даже год.

Не стоит забывать, что в силу недостаточной информированности, отсутствия в свободной продаже специальных зарядных устройств и отличии техники нашей страны для отечественного применения имеются некоторые недостатки. В большинстве случаев они просто исправляются или решаются.

Минусы

Самыми распространенными недостатками аккумуляторов на гелевом электролите считаются:

  • Показатели индикаторов должны мониториться постоянно;
  • В автомобиле для корректной и эффективной работы прибора необходимо наличие сложной электроники;
  • Отличается чувствительностью к очень низким температурам, при снижении до – 50 °С структура геля переходит в полузамерзшую ломкую консистенцию;
  • Стоимость гораздо выше, чем свинцово-кислотных аналогов, что порой доходит до 18 тыс. руб. за единицу;
  • Высокая чувствительность к токам с высоким напряжением (более 15 В), что может повредить структуру электролита и привести к быстрому угасанию батареи.

Что такое гелевый автомобильный аккумулятор

В самом названии прибора кроется его суть. В банках находится между пластинами электролит консистенции, напоминающей гель. Эта кашица позволяет удерживать в себе газы, которые выделяются в процессе протекания реакций, вызванных разрядкой или зарядкой прибора.

Различают две технологии, по которым сегодня производятся такие батареи. Первая подразумевает наполнение полости пакетов с электродами гелеобразной жидкостью. Она пристает к стенкам пластин и функционирует аналогично раствору серной кислоты с дистиллятом в классических батареях. В другом типе применяется специальное стекловолокно, а жидкий электролит просто просачивается в поры. С помощью капиллярных сил он удерживается в такой структуре и не растекается.

Гелевые АКБ

Гелевые АКБ работают по таким же принципам, что и обычные свинцово-кислотные. Только электролит внутри находится не в жидком, а в гелевом состоянии. Этого удалось добиться в результате добавления силикагеля с содержанием кремния. Силикагель удерживает электролит внутри. Он разделяет положительные и отрицательные пластины, т.е. выполняет функции сепаратора. Для изготовления пластин используется только высокоочищенный свинец без каких-либо примесей. Плотное расположение пластин и силикагеля обеспечивает низкое сопротивление, а следовательно, быстрый заряд и высокие токи отдачи (800-1000А на стартер при запуске).

Гелевая АКБ

Наличие силикагеля также дает одно большое преимущество – батарея не боится глубоких разрядов.


Процесс сульфатации в таких АКБ протекает медленнее. Образовавшиеся газы остаются внутри. При слишком интенсивном газообразовании излишки газов выходят через специальные клапаны. Это плохо сказывается на емкости батареи, но не критично. Доливать ничего не нужно. Гелевые АКБ относятся к классу необслуживаемых.

Преимущества и недостатки

Плюсов гелевых АКБ больше, чем минусов. Благодаря тому, что электролит внутри находится в состоянии геля, батарею можно безопасно эксплуатировать практически в любом положении и месте. Ничего не проливается, как это может случиться с жидким электролитом. Даже при повреждении корпуса емкость батареи не снижается.

Срок службы гелевой батареи при правильном уходе составляет около 10-14 лет. Так как процесс сульфатации происходит медленно, пластины не осыпаются, и храниться такая батарея может до 3-х лет без подзарядки и большой потери емкости. В год обычно уходит 15-20% заряда.

Гелевая батарея может выдержать до 400 полных разрядов. Это опять же достигается благодаря состоянию электролита. Уровень заряда быстро восстанавливается.

Низкое сопротивление позволяет отдавать высокие пусковые токи, обеспечивая высокую эффективность работы.

К недостаткам относится чувствительность к перезаряду и короткому замыканию. Поэтому на таких батареях указывают допустимые параметры напряжения при зарядке. Заряжать также нужно напряжением в 10% от емкости батареи. Даже небольшое перенапряжение может привести к ее выходу из строя. Поэтому с такими АКБ рекомендуется использовать специальные зарядные устройства.

На сильном морозе силикагель также может замерзнуть и потерять в емкости. Хотя мороз выдерживают лучше, чем обычные АКБ.

Одним из главных недостатков также является высокая стоимость гелевых батарей в сравнении с простыми.

Преимущества гелевого аккумулятора

  • Конструкция не нуждается в обслуживании, так как имеет наглухо запаянный корпус, с двумя установленными выводами;
  • Не требуется открывать пробки. Не нужно подливать электролит. Замкнутая система, рассчитана на гарантийный срок эксплуатации;
  • Так как в корпусе отсутствуют отверстия, не происходит испарение электролита, уровень всегда остается в норме. Поэтому свинцовые пластины всегда закрыты электролитом. Не наблюдается их осыпание, ресурс батареи не уменьшается;
  • Корпус не имеет специальных вентиляционных отверстий. Полностью исключается сообщение АКБ с атмосферой. Поэтому эти устройства можно использовать где угодно, даже в бытовых условиях;
  • Прочность конструкции, отличная герметичность, дают возможность хранить и эксплуатировать батарею в нужном положении;
  • Прочный корпус способен выдержать довольно большие нагрузки. Даже если после удара на корпусе появится трещина, никогда не произойдет вытекание электролита;
  • Пластины, сделанные из высококачественно материала, придают батарее улучшенные характеристики. Увеличивается напряжение разряда, оно становится сильнее заряда. Когда запускается двигатель, создается больший ток, происходит быстрая зарядка АКБ;
  • Чтобы зарядить гелевую АКБ достаточно два часа. Для зарядки обычной батареи потребуется 24 часа;
  • Гелевая АКБ отличается увеличенным ресурсом. Имея такую своеобразную конструкцию, если АКБ эксплуатировать по всем правилам, срок ее службы будет намного дольше, чем у кислотного аккумулятора;
  • Гелевая батарея способна выдержать более 400 разрядов. У обыкновенного свинцового аккумулятора, это количество не превышает 30 циклов;
  • Если гелевая АКБ находится длительное время без работы, она в течение года разрядится только на 20%. За такой срок обычная батарея разрядится полностью.

Зарядка гелевых аккумуляторов

Гелевые аккумуляторы довольно восприимчивы к силе тока и напряжению, поэтому зарядка такого источника питания требует регулировки данных характеристик. Устройства, которыми традиционно заряжают свинцово-кислотные АКБ для зарядки Gel-аккумулятора не подойдут. Поэтому вопрос о том, как правильно заряжать гелевый аккумулятор, стоит подробно рассмотреть подробнее.

Как правильно зарядить гелевый АКБ?

Чтобы правильно зарядить gel-батарею необходимо использовать силу тока равную 10% от ёмкости аккумулятора. Например, АКБ 60 Ач надо заряжать током в 6 ампер. Для срочной подзарядки можно использовать 30%, то есть 18А максимум для указанной ёмкости. На корпусе АКБ есть наклейка, на которой указан рекомендованный максимальный ток зарядки для определённой модели — Max initial current (№1 на фото ниже)

Важно и значение напряжения — оно не должно превышать 14,5В. В противном случае внутри батареи начнётся процесс разрушения — гель будет становиться более жидким и утратит свои свойства

Рекомендованное значение напряжения при зарядке указывается производителями на наклейке после слов Cycle use (№ 2 на фото выше). В таком режиме для полного заряда аккумулятора потребуется 10–12 часов.

Обращаем ваше внимание, для гелевых аккумуляторов предусмотрена возможность режима зарядки для сохранения энергии. Такой способ используется в рамках обслуживания источника питания и рекомендован для периодической подзарядки АКБ

Каким напряжением можно заряжать источник питания для поддержания его работоспособности, указано также на наклейке в строке Standby use (№ 3 на фото выше).

Какая нужна зарядка для гелевых аккумуляторов?

Современный рынок предлагает большое количество всевозможных зарядных устройств для аккумуляторов. Однако стоит помнить, что только свинцово-кислотные могут заряжаться от любого оборудования.

Гелевые источники питания требовательны к напряжению и силе тока, поэтому использование нерегулируемых зарядок может испортить АКБ. Давайте разберёмся, какое зарядное устройство необходимо для обслуживания гелевого аккумулятора.

  • Отключение тока после того, как закончится зарядка и защита от перегрева.
  • Стабильность напряжения.
  • Температурная компенсация — параметры зарядки должны корректироваться в зависимости от температуры аккумулятора и окружающей среды.
  • Регулировка тока.

Производители рекомендуют осуществлять зарядку источника питания поэтапно:

  1. с увеличением напряжения;
  2. снижение тока зарядки;
  3. минимальные значения тока и напряжения.

Таким образом, для зарядки гелевых аккумуляторов необходимы импульсные зарядные устройства, которые позволяют регулировать силу тока и напряжение, а также имеют функцию отключения тока.


С этим читают