Основные характеристики гелевого аккумулятора – плюсы и минусы

Каким автономным ни был бы автомобиль, он все равно, так или иначе, привязан к розетке. Необходимость в постоянном источнике электрической энергии вынудила установить под капотом каждого автомобиля аккумуляторные батареи, а их конструкция за последних сто лет практически не изменилась. Это все те же свинцово-кислотные аккумуляторы, которые преобразуют химическую реакцию в электричество.

Недостатки свинцовых аккумуляторов

На фото — аккумуляторная батарея, необходимая для запуска двигателя автомобиля

Свинцово-кислотные стартерные батареи выглядят явным анахронизмом на фоне совершенствующейся конструкции автомобиля, но лучше источника электричества для запуска двигателя пока не найдено. Самым существенным недостатком современных АКБ является огромный ток саморазряда. В среднем, для разных типов батарей, он составляет около 2-3% в сутки. Также не слишком оптимистично звучит тот факт, что количество циклов заряда-разрядки не может быть более 200. Не радует также и срок хранения полностью заряженных батарей. В зависимости от типа пластин, батарея может храниться в заряженном состоянии от 6 месяцев до года, что связано с относительно высоким расходом воды, входящей в состав электролита. А о длительном хранении кислотных аккумуляторов в разряженном состоянии вообще не может быть и речи — при полном разряде кислотная батарея довольно быстро выходит из строя.

Чтобы полностью зарядить АКБ необходимо 10-12 часов, что тоже не всегда удобно и не всегда соблюдается. Можно быстренько зарядить батарею высоким током, но это значительно сокращает срок ее службы. А он и так не слишком велик. Средняя АКБ служит 5-7 лет, в зависимости от того, как владелец уделяет ей внимание. Учитывая все недостатки классических свинцово-кислотных батарей, вовсе не удивительно, что конструкторы стараются найти им замену. Такой заменой в ближайшем будущем должен стать гелевый аккумулятор. Конструкция их не нова, но только последних несколько лет грамотные технологии смогли вырваться из области военно-промышленного комплекса и начинают применяться в гражданской технике.

Что такое гелевый аккумулятор

Как и в случае со многими изобретениями, обкатанными в оборонке и в космосе, гелевый аккумулятор тоже не бог весть какое откровение. Производителю тоже нужно как-то жить и он подает гелевые конструкции под таким соусом, будто бы это революция в энергетике. На самом деле гелевый аккумулятор представляет собой модификацию кислотной АКБ.

Видеурок о гелевом аккумуляторе

Грубо говоря, две свинцовых пластинки, помещенные в кислоту, разведенную водой, способны аккумулировать некоторое количество энергии. Чем больше этих пластин, тем выше емкость. Так вот, отличие гелевой батареи от кислотной лежит на поверхности. В них вместо сернокислотного раствора, жидкого электролита, помещен густой гелеобразный состав. Вязкая консистенция геля вызвана тем, что в его составе есть определенные кремниевые присадки, а сам гель в процессе эксплуатации имеет тенденцию к загустению.

Отличие гелевых аккумуляторов, точнее, оправданием их высокой цены, может отчасти служить довольно сложный процесс изготовления. В процессе производства каждая банка отдельно заполняется гелем при помощи специального вакуумного дозатора в строго выверенном количестве, а после заполнения гель должен быть полностью просушен в камерах принудительного просушивания. Просушивание необходимо для того, чтобы в структуре геля образовались микротрещины, которые в некоторой степени препятствуют испарениям. Это процесс называется рекомбинация газа и заключается в том, что молекулы водорода и кислорода удерживаются этими микротрещинами, образуя на поверхности воду, которая после впитывается в гель. В идеале этот процесс мог бы сделать такую батарею практически вечной, потому что все, что испаряется из аккумулятора, остается в нем же и возвращается обратно в гель. Но этого пока достичь не удается, поскольку часть молекул при высоком зарядном токе все же вырываются наружу и для стравливания «лишнего» газа в корпус АКБ встроен специальный клапан.

Также среди отличий гелевых батарей от кислотных выделяют конструкцию и материал сепаратора — пластины, которая отделяет пластины друг от друга. Он нужен для того, чтобы пластины в процессе эксплуатации не замыкали друг с другом, а это может запросто возникнуть при повышенной вибрации или высоких температурах . В гелевых АКБ сепаратором служит дюропластиковая пластина, которая в гелевой среде имеет чрезвычайно высокую стойкость к химической агрессии. Этими нововведениями и выделяют гелевые батареи на фоне остальных свинцовых аккумуляторов.

Гелевый аккумулятор: характеристики, плюсы и минусы

Плюсом гелевого аккумулятора является то, что он не вытекает из корпуса

С появлением на рынке гелевых батарей появился повод говорить о том, что некоторые недостатки кислотных конструкций побеждены, а также о преимуществах гелевых аккумуляторов. Самым главным преимуществом геля называют полную невозможность его вытекания из корпуса. С этим не поспоришь, действительно, густую массу проблематично выковырять из банки. Гелевые конструкции можно использовать в любом положении, под любым углом, а это уже делает их применение более широким. Кислота не разольется и не повредит поверхность, также теперь можно не опасаться за химические ожоги, которыми была опасна прежняя батарея. С точки зрения долговечности, говорят о том, что полностью исключается сульфатация пластин, а также коррозия свинца. Стабильное состояние геля может гарантировать, что глубокий разряд не причинит такого вреда пластинам, как это было с электролитными батареями, гель попросту почти не выпаривается, а, значит, нет необходимости следить за плотностью электролита. Это же свойство геля, низкая выпариваемость, способствует более длительному хранению, поэтому их величина саморазрядки гораздо ниже, чем у кислотных. Словом, чтобы вкратце похвалить гелевые аккумуляторы, можно пунктирно выделить некоторые их преимущества по пальцам:

• Гелевые АКБ могут работать в любом положении и менять угол как угодно, что делает возможным их применение на мотоциклах и скутерах, а в комплексе с компактностью, а также новыми спиральными технологиями укладки свинцовых пластин, их применение на мотоциклах напрашивается само собой.
• Гелевые АКБ не боятся низкого разряда, работа в условиях 10 — 12 вольт и даже ниже никак не влияет на срок их службы.
• Спиральная технология, кроме компактности, показывает также значительное увеличение площади контакта, как следствие, соотношение габариты/емкость достигает привлекательных значений. Так, аккумуляторы Оптима от компании Варта, а точнее, ее американского представительства Johnson Control, при стандартных габаритах АКБ могут показывать емкость до 100 А/ч. При этом их применение вышло за рамки автомобильной отрасли. Тяговые и стартерно-тяговые гелевые аккумуляторы применяются в судостроении и авиации.

Несмотря на такую гелевую эйфорию, есть некоторые причины говорить о том, что этот тип аккумуляторов идеализировать не стоит. Гелевые АКБ очень чувствительны к высоким зарядным токам, поэтому если зарядное устройство превышает предел зарядного напряжения в 12 вольт, аккумулятор моментально выходит из строя. Причем ток должен быть очень ровным и стабильным, иначе гель потеряет вязкость и весь смысл в его применении сводится на нет.

Поэтому электрическая система автомобиля должна иметь космическую точность регулирования зарядного тока, иначе огромные деньги, которые пришлось отдать за гелевый аккумулятор, будут потрачены впустую. Существуют противоречивые отзывы о работе гелевых АКБ на морозе, в то время, как производители никаких предостережений по этому поводу не озвучивают. Тем не менее, цена такой батареи колеблется в пределах $300, что явно не говорит о ее доступности. Для адекватного использования гелевой АКБ придется все равно на всякий случай купить старую добрую кислотную батарею, так же обслуживать, так же заряжать. И ждать, пока из космической отрасли выбросят очередную проштрафившуюся технологию.