Привычные всем свинцово — кислотные аккумуляторы хоть и имеют широчайшее распространение в различных областях техники, но в то же время им присуще немалое количество существенных недостатков. Основными из этих недостатков принято считать достаточно большую величину саморазряда, которая составляет около 2 процентов в сутки, относительно невысокое количество циклов разряда — зарядки, составляющее в среднем не более 200 циклов, а так же ограниченность срока хранения таких батарей в снаряжённом состоянии, составляющий не более 9 месяцев. Не лишним будет отметить и то, что кислотные аккумуляторы не могут храниться в разряженном состоянии, поскольку полный разряд вызывает необратимые последствия для неё, а так же большое время приёма заряда подобных АКБ, которое составляет примерно 10 — 15 часов. В силу этих недостатков в настоящее время привычные кислотные батареи в массовом порядке вытесняются новым типом АКБ, которые получили название гелевые аккумуляторы.
Гелевые аккумуляторы имеют много общего с обычными кислотными батареями и работают они по одному и тому же принципу, в основе которого лежит окислительно — восстановительная реакция свинца в растворе серной кислоты. Проще говоря два электрода в виде свинцовых пластин помещены в раствор электролита и эта конструкция получила название аккумуляторной батареи, поскольку она имеет способность запасать электрическую энергию. Основным же отличием гелевых аккумуляторов от кислотных является то что, электролит содержащихся в них находится в состоянии очень вязкого геля, который имеет желеобразную консистенцию благодаря тому, что в его составе присутствуют специальные загустители на основе кремния. Следует отметить, что в процессе эксплуатации аккумулятора подобного типа гель имеет тенденцию к дальнейшему отвердеванию.
В условиях производства для заполнения отдельных банок гелевых аккумуляторов используются специальные вакуумные насосы — дозаторы, а после заполнения готовая батарея подвергается процессу принудительной сушки. В результате сушки в структуре подсушенного геля образуется множество микротрещин, благодаря которым в значительной степени уменьшается улетучивание его испарений. Говоря физико — химическим языком молекулы водорода и кислорода удерживаются микротрещинами, вступают в реакцию друг с другом и в результате её превращаются в воду, которая впоследствии впитывается гелем. Благодаря такому механизму, который получил название рекомбинация газа, практически все испарения возвращаются обратно в аккумуляторную батарею, однако не всегда удаётся рекомбинировать все молекулы, и при больших токах зарядки часть избыточного газа стравливается через специальный клапан.
Ещё одним отличием гелевых аккумуляторных батарей от кислотных следует считать сепаратор особой конструкции. Как в кислотных так и в гелевых АКБ сепаратор разделяет свинцовые пластины контактов, чтобы они не замкнулись между собой от вибраций в процессе эксплуатации. В гелевых батареях сепаратор выполнен из особого материала, который получил название микропористый дюропластик и особенность заключается его в том, что благодаря присадкам на основе алюминия он имеет повышенную стойкость к агрессивным средам, обладает высокой механической прочностью, а так же стабильностью при воздействии высоких температур и в целом способствует снижению внутреннего сопротивления батареи. Именно благодаря гелеобразному электролиту и особому материалу сепараторов гелевые АКБ и обладают целым рядом преимуществ.
Гелевые аккумуляторные батареи во многом лишены недостатков кислотных батарей и помимо этого обладают целым рядом неоспоримых преимуществ. Одним из главных преимуществ гелевых АКБ является то, что они гарантированно исключают возможность вытекания электролита. Желеобразный гель позволяет использовать аккумуляторы подобного типа практически в любом положении и позволяет не опасаться того, что кислота может просочиться сквозь неплотности банок и обжечь кожу либо повредить окружающие предметы. Следующим преимуществом необходимо отметить то, что гелевый электролит препятствует сульфатации и коррозии свинцовых пластин. В результате этого гелевые аккумуляторы служат значительно дольше кислотных. Так же следует отметить, что гелевые АКБ нечувствительны к глубокому разряду, поскольку желеобразный гель находится в относительно устойчивом состоянии, в результате чего при глубоких разрядах не происходит его выпаривание и, как следствие, коррозия свинцовых контактов. Не лишним будет заметить, что в процессе работы гелевого аккумулятора практически отсутствует выделение газов, что способствует снижению потери объёма и массы электролита. Гелевые АКБ гораздо лучше переносят длительное хранение, чем их кислотные аналоги, в силу того, что они имеют крайне низкую величину саморазрядки.
Отдельно следует упомянуть о том, что в гелевых батареях применяются материалы способствующие увеличению его ёмкости. В противовес кислотным батареям, потенциал которых резко снижается с течением времени, гелевые аккумуляторы сохраняют свою ёмкость на значительно более стабильном уровне. Благодаря этому значительно увеличивается срок их полноценной работы, что наиболее хорошо проявляется в ходе длительной эксплуатации. Для сравнения можно привести пример того, что срок службы обычных кислотных батарей в среднем составляет от одного до полутора лет, в то же время как гелевые АКБ служат минимум в два раза дольше. Так же необходимо заметить, что благодаря высокой стабильности гелевого электролита данный тип аккумуляторов не снижают своих характеристик при очень широком диапазоне температур, в силу чего их можно применять при температурах от +50 до -40 градусов по Цельсию. Ещё одной отличительной особенностью гелевых батарей является то, что они практически очень мало чувствительны к повышенной влажности окружающей среды.
До недавнего времени гелевые аккумуляторы применялись сравнительно ограничено, в силу достаточно высокой стоимости. Однако за последние годы производство их было значительно удешевлено, что и привело к резкому расширению области их применения, и можно смело говорить о том, что они сильно потеснили традиционные кислотные батареи по всем позициям. В частности можно отметить, что гелевые батареи с успехом применяются в качестве пусковых автомобильных аккумуляторов и успели заслужить довольно высокую популярность благодаря длительному сроку службы, а так же стабильно высокому пусковому току в условиях низких температур. Так же достаточно широко данные типы АКБ применяются в качестве стартерных батарей для мотоциклов и скутеров, в силу их высокой виброустойчивости, а так же герметичности, благодаря которой электролит не вытекает из батареи даже в перевёрнутом состоянии.
Отдельно можно упомянуть о широком применении гелевых АКБ в качестве пусковых батарей для лодочных моторов, а так же двигателей яхт и катеров. Гелевые батареи особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях повышенной влажности среды, поскольку саморазряд их сведён до минимума, а так же благодаря тому, что они способны выдавать стабильно высокий пусковой ток даже в условиях потери уровня своего заряда свыше 60 процентов.
Так же гелевые аккумуляторы с успехом применяются в качестве тяговых батарей в электромобилях и инвалидных колясках, в различных автономных бытовых приборах, в портативном медицинском оборудовании, фотоэлектрических приборах, а так же в качестве накопителей энергии в солнечных и ветровых электростанциях. Помимо этого можно упомянуть, что гелевые АКБ всё чаще используются в различных системах бесперебойного электроснабжения благодаря их сравнительной неприхотливости, безопасности, а так же относительно большой ёмкости и сроку службы. Можно без преувеличения констатировать, что область применения гелевых батарей неуклонно расширяется и это, в первую очередь, происходит за счёт вытеснения из обращения традиционных кислотных батарей.
Подводя итоги всему вышесказанному можно сделать следующий нехитрый вывод: кислотные батареи уходят в прошлое и на смену им в массовом порядке приходят новые типы АКБ, одним из которых и является гелевый аккумулятор. Снижение цен на гелевые батареи привело к всплеску интереса к ним со стороны потребителей, а наличие целого ряда преимуществ в значительной степени способствует стабильности этого интереса. В силу этого в ближайшем будущем вполне можно ожидать того, что термин «аккумуляторная батарея» будет автоматически подразумевать именно гелевый аккумулятор.
Автор: Каверзин Дмитрий
Особенности конструкции гелевых аккумуляторных батарей.
Гелевые аккумуляторы имеют много общего с обычными кислотными батареями и работают они по одному и тому же принципу, в основе которого лежит окислительно — восстановительная реакция свинца в растворе серной кислоты. Проще говоря два электрода в виде свинцовых пластин помещены в раствор электролита и эта конструкция получила название аккумуляторной батареи, поскольку она имеет способность запасать электрическую энергию. Основным же отличием гелевых аккумуляторов от кислотных является то что, электролит содержащихся в них находится в состоянии очень вязкого геля, который имеет желеобразную консистенцию благодаря тому, что в его составе присутствуют специальные загустители на основе кремния. Следует отметить, что в процессе эксплуатации аккумулятора подобного типа гель имеет тенденцию к дальнейшему отвердеванию.
В условиях производства для заполнения отдельных банок гелевых аккумуляторов используются специальные вакуумные насосы — дозаторы, а после заполнения готовая батарея подвергается процессу принудительной сушки. В результате сушки в структуре подсушенного геля образуется множество микротрещин, благодаря которым в значительной степени уменьшается улетучивание его испарений. Говоря физико — химическим языком молекулы водорода и кислорода удерживаются микротрещинами, вступают в реакцию друг с другом и в результате её превращаются в воду, которая впоследствии впитывается гелем. Благодаря такому механизму, который получил название рекомбинация газа, практически все испарения возвращаются обратно в аккумуляторную батарею, однако не всегда удаётся рекомбинировать все молекулы, и при больших токах зарядки часть избыточного газа стравливается через специальный клапан.
Ещё одним отличием гелевых аккумуляторных батарей от кислотных следует считать сепаратор особой конструкции. Как в кислотных так и в гелевых АКБ сепаратор разделяет свинцовые пластины контактов, чтобы они не замкнулись между собой от вибраций в процессе эксплуатации. В гелевых батареях сепаратор выполнен из особого материала, который получил название микропористый дюропластик и особенность заключается его в том, что благодаря присадкам на основе алюминия он имеет повышенную стойкость к агрессивным средам, обладает высокой механической прочностью, а так же стабильностью при воздействии высоких температур и в целом способствует снижению внутреннего сопротивления батареи. Именно благодаря гелеобразному электролиту и особому материалу сепараторов гелевые АКБ и обладают целым рядом преимуществ.
Преимущества гелевых аккумуляторов.
Гелевые аккумуляторные батареи во многом лишены недостатков кислотных батарей и помимо этого обладают целым рядом неоспоримых преимуществ. Одним из главных преимуществ гелевых АКБ является то, что они гарантированно исключают возможность вытекания электролита. Желеобразный гель позволяет использовать аккумуляторы подобного типа практически в любом положении и позволяет не опасаться того, что кислота может просочиться сквозь неплотности банок и обжечь кожу либо повредить окружающие предметы. Следующим преимуществом необходимо отметить то, что гелевый электролит препятствует сульфатации и коррозии свинцовых пластин. В результате этого гелевые аккумуляторы служат значительно дольше кислотных. Так же следует отметить, что гелевые АКБ нечувствительны к глубокому разряду, поскольку желеобразный гель находится в относительно устойчивом состоянии, в результате чего при глубоких разрядах не происходит его выпаривание и, как следствие, коррозия свинцовых контактов. Не лишним будет заметить, что в процессе работы гелевого аккумулятора практически отсутствует выделение газов, что способствует снижению потери объёма и массы электролита. Гелевые АКБ гораздо лучше переносят длительное хранение, чем их кислотные аналоги, в силу того, что они имеют крайне низкую величину саморазрядки.
Отдельно следует упомянуть о том, что в гелевых батареях применяются материалы способствующие увеличению его ёмкости. В противовес кислотным батареям, потенциал которых резко снижается с течением времени, гелевые аккумуляторы сохраняют свою ёмкость на значительно более стабильном уровне. Благодаря этому значительно увеличивается срок их полноценной работы, что наиболее хорошо проявляется в ходе длительной эксплуатации. Для сравнения можно привести пример того, что срок службы обычных кислотных батарей в среднем составляет от одного до полутора лет, в то же время как гелевые АКБ служат минимум в два раза дольше. Так же необходимо заметить, что благодаря высокой стабильности гелевого электролита данный тип аккумуляторов не снижают своих характеристик при очень широком диапазоне температур, в силу чего их можно применять при температурах от +50 до -40 градусов по Цельсию. Ещё одной отличительной особенностью гелевых батарей является то, что они практически очень мало чувствительны к повышенной влажности окружающей среды.
Область применения гелевых аккумуляторов.
До недавнего времени гелевые аккумуляторы применялись сравнительно ограничено, в силу достаточно высокой стоимости. Однако за последние годы производство их было значительно удешевлено, что и привело к резкому расширению области их применения, и можно смело говорить о том, что они сильно потеснили традиционные кислотные батареи по всем позициям. В частности можно отметить, что гелевые батареи с успехом применяются в качестве пусковых автомобильных аккумуляторов и успели заслужить довольно высокую популярность благодаря длительному сроку службы, а так же стабильно высокому пусковому току в условиях низких температур. Так же достаточно широко данные типы АКБ применяются в качестве стартерных батарей для мотоциклов и скутеров, в силу их высокой виброустойчивости, а так же герметичности, благодаря которой электролит не вытекает из батареи даже в перевёрнутом состоянии.
Отдельно можно упомянуть о широком применении гелевых АКБ в качестве пусковых батарей для лодочных моторов, а так же двигателей яхт и катеров. Гелевые батареи особенно хорошо зарекомендовали себя в условиях повышенной влажности среды, поскольку саморазряд их сведён до минимума, а так же благодаря тому, что они способны выдавать стабильно высокий пусковой ток даже в условиях потери уровня своего заряда свыше 60 процентов.
Так же гелевые аккумуляторы с успехом применяются в качестве тяговых батарей в электромобилях и инвалидных колясках, в различных автономных бытовых приборах, в портативном медицинском оборудовании, фотоэлектрических приборах, а так же в качестве накопителей энергии в солнечных и ветровых электростанциях. Помимо этого можно упомянуть, что гелевые АКБ всё чаще используются в различных системах бесперебойного электроснабжения благодаря их сравнительной неприхотливости, безопасности, а так же относительно большой ёмкости и сроку службы. Можно без преувеличения констатировать, что область применения гелевых батарей неуклонно расширяется и это, в первую очередь, происходит за счёт вытеснения из обращения традиционных кислотных батарей.
Подводя итоги всему вышесказанному можно сделать следующий нехитрый вывод: кислотные батареи уходят в прошлое и на смену им в массовом порядке приходят новые типы АКБ, одним из которых и является гелевый аккумулятор. Снижение цен на гелевые батареи привело к всплеску интереса к ним со стороны потребителей, а наличие целого ряда преимуществ в значительной степени способствует стабильности этого интереса. В силу этого в ближайшем будущем вполне можно ожидать того, что термин «аккумуляторная батарея» будет автоматически подразумевать именно гелевый аккумулятор.
Автор: Каверзин Дмитрий