Гел батерия

Автомобилната гел батерия се появи на пазара сравнително наскоро, така че все още не много автомобилисти знаят какво е гел батерия. Повечето автомобилисти дори не знаят за процесите, протичащи в конвенционалните оловно-киселинни батерии. Те просто са свикнали с факта, че батерията по някакъв начин съхранява електричество по време на зареждане и след това, когато настъпи подходящият момент, я дават. Като начало, в нашата техническа литература анодът обикновено се нарича положително зареден електрод, а катодът се нарича отрицателно зареден. В американската литература е точно обратното: анодът е отрицателно зареден, катодът е положителен.




Принцип на работа на киселинната батерия

Както знаете, батерията се състои от корпус, разделен от прегради на няколко елемента (кутии) във всеки от които са поставени положителните и отрицателните плочи на електродите. Те се отделят един от друг от порести правоъгълни диелектрични листове (сепаратори), които не реагират с електролитна киселина. Сепараторите са необходими, за да се избегне късо съединение между електродите. Електродите на батерията са направени под формата на плоски оловни решетки, в които се притиска прах или оловен диоксид за анодни плочи или метално олово за катодни. В съвременните оловно-киселинни батерии електродните решетки са направени от сплав от олово и антимон, това увеличава тяхната якост и подобрява други технически характеристики. Всички катодни плочи на електродите на всеки елемент, както и анодните плочи, са свързани паралелно, това се прави, за да се увеличи електрическият капацитет и максимално възможният ток, даден на батерията. Елементите са свързани помежду си последователно, следователно, когато ЕМП на клемите на една кутия е приблизително равна на 2,11 V, напрежението на батерията е 6 пъти (по отношение на броя на кутиите) по-голямо, тоест малко повече от 12 V.

Работата на оловно-киселинните батерии, които включват гел батерии, се основава на електрохимичните реакции на оловото и неговия диоксид с воден разтвор на сярна киселина.

Гел батерия

РазрОтрова

С свързването на товара към клемите на батерията започва електрохимичната реакция на взаимодействието на електродите със сярна киселина. В резултат на това материалът на катода и анода се превръща в оловен сулфат. Заедно с това на катода възниква излишък от електрони. На анода, напротив, техният недостатък, тоест излишък от положително заредени йони. Следователно между анода и катода възниква потенциална разлика, под действието на която токът преминава през външния товар. В този случай на катода се образува вода. Консумацията на киселина, както и отделянето на вода води до силен спад в концентрацията и плътността на електролита. Когато по-голямата част от електролитната киселина реагира, батерията става напълно разредена и се нуждае от зареждане.

Такса

Когато външен източник на електрически ток е свързан към клемите на изтощена батерия, започва процесът на зареждане на батерията. Той се състои във факта, че под въздействието на електрически ток в батерията протичат обратни процеси. Тоест, сярна киселина се получава от оловен сулфат и вода, докато анодният материал се превръща обратно в оловен диоксид, а катодният в метално олово. Ако не изключите батерията от източника на ток в края на зареждането, тоест след изразходване на оловен сулфат, започва разграждането на водните молекули във водород и кислород, наречено електролиза. На това явление трябва да се избягва, тъй като, първо, се образува взрывоопасная смес от водород и кислород, от друга страна, водата е необратимо се изразходва, а концентрацията на киселина се повишава значително над очакваното – това означава, че батерията ще работи по-лошо.




Максимално допустими характеристики и условия на работа

  • Работен температурен Диапазон – -40 до +40 ○C.
  • Напрежението, под което не може да изпълнява батерията за авто – 10,5 V. Това ограничение съществува, тъй като при по-нататъшното сингъл на киселинно-оловна акумулаторна батерия започва интензивна сульфатация я електроди. Сулфатирането е образуването на неразтворим филм от оловен сулфат върху повърхността на електродите, което значително намалява повърхността на електродите в контакт с електролита и в резултат на това електрическия капацитет на батерията.
  • Продължителност на работа до 500 цикъла в режим на разреждане при 70% и пълно зареждане.
    Гел батерия

Гел батерии и техните видове

Гел батерията за автомобил се различава от обикновената оловно-киселинна батерия по това, че нейният електролит прилича повече на желе. Плътността на електролита в него не е възможно не само да се коригира, но дори да се измери, следователно той е напълно без поддръжка. Други характеристики, противно на очакванията на автомобилистите, не се различават толкова, колкото течливостта на електролита. Гел батериите за автомобили, принадлежащи към класа WRLA, се произвеждат днес, използвайки две различни технологии:

  1. GEL. За да сгъстя електролита, към него добавям силициев диоксид.
  2. AGM. Сгъстяването на електролита се постига чрез добавяне на силно натрошено фибростъкло към него, което едновременно играе ролята на сепаратор.

AGM гел батерии за автомобили се правят с помощта на спирално или плоско оформление. Спиралата се използва по-често при производството им в Северна Америка, а плоската в Европа. Едната и другата архитектура имат своите предимства и недостатъци, така че не е възможно да се каже недвусмислено коя от тях има най-добрите характеристики.

Гел батерия

Гел батерии-предимства и недостатъци

Гел батериите за автомобили, направени по някоя от технологиите, несъмнено имат най-малко шест предимства пред конвенционалните оловно-киселинни батерии за автомобили:

  1. Дори ако целостта на корпуса е нарушена, електролитът не изтича от тях.
  2. Повишена устойчивост на вибрации.
  3. Няма нужда от поддръжка.
  4. По-надеждно уплътняване на корпуса, предотвратяващо попадането на електролит върху каросерията на автомобила и клемите на акумулатора. Следователно липсата на отрицателен ефект на сярна киселина и върху двете.
  5. Възможност за монтиране на батерията в двигателното отделение на автомобила във всяко положение, с изключение на положението с главата надолу.
  6. Липса на отделяне на газове по време на работа.

Гел батерията AGM също е добра, защото нейното фибростъкло е импрегнирано с електролит и по-добре задържа газовете, генерирани по време на нейната работа. Те се използват за възстановяване на електролита и електродите по време на процеса на зареждане.




Гел батерията със спирални клетки има голяма контактна площ на електродите с електролита. Това им позволява да дават в режим на разреждане по-голям краткосрочен ток за мощни потребители, например стартер за автомобил и по-бързо да събират енергия при зареждане. Недостатъкът на батериите с този дизайн на клетките е по-ниският специфичен капацитет от този на батериите с плоски клетки.

Недостатъците на батерията за автомобил от клас WRLA са:

  • Голяма маса (както при всички оловни киселини).
  • Висока чувствителност към превишаване на напрежението на заряда (както при останалите оловно-киселинни).
  • Лоша поносимост на пълно разреждане, когато напрежението на една клетка падне под 1,75 V.
  • Значителен спад на напрежението в студа (както при всички оловни киселини) въпреки често срещаното погрешно схващане, че студът няма отрицателен ефект върху тях.
  • По-висока от цената на батериите с течен електролит.

Автомобилната гел батерия се появи на пазара сравнително наскоро, така че все още не много автомобилисти знаят какво е гел батерия. Повечето автомобилисти дори не знаят за процесите, протичащи в конвенционалните оловно-киселинни батерии. Те просто са свикнали с факта, че батерията по някакъв начин съхранява електричество по време на зареждане и след това, когато настъпи подходящият момент, я дават. Като начало, в нашата техническа литература анодът обикновено се нарича положително зареден електрод, а катодът се нарича отрицателно зареден. В американската литература е точно обратното: анодът е отрицателно зареден, катодът е положителен.

Принцип на работа на киселинната батерия

Както знаете, батерията се състои от корпус, разделен от прегради на няколко елемента (кутии), във всеки от които са поставени положителни и отрицателни електродни плочи. Те се отделят един от друг чрез порести правоъгълни диелектрични листове (сепаратори), които не реагират с електролитната киселина. Сепараторите са необходими, за да се избегне късо съединение между електродите. Електродите на батерията са направени под формата на плоски оловни решетки, в които се притиска прах или оловен диоксид за анодни плочи или метално олово за катодни плочи. В съвременните оловно-киселинни батерии електродните решетки са направени от сплав от олово и антимон, това увеличава тяхната здравина и подобрява други технически характеристики. Всички катодни плочи на електродите на всеки елемент, както и анодните, са свързани паралелно помежду си, това се прави, за да се увеличи електрическият капацитет и максимално възможният ток, доставен от батерията. Елементите са свързани един към друг последователно, следователно, когато ЕМП на клемите на една кутия е приблизително равен на 2,11 волта, напрежението на батерията е 6 пъти (според броя на кутиите) по-голямо, тоест малко повече от 12 пр.

Работата на оловно-киселинните батерии, които включват гел батерии, се основава на електрохимичните реакции на оловото и неговия диоксид с воден разтвор на сярна киселина.

Гел батерия

РазрОтрова

С свързването на товара към клемите на батерията започва електрохимичната реакция на взаимодействието на електродите със сярна киселина. В резултат на това материалът на катода и анода се превръща в оловен сулфат. Заедно с това на катода възниква излишък от електрони. На анода, напротив, техният недостатък, тоест излишък от положително заредени йони. Следователно между анода и катода възниква потенциална разлика, под действието на която токът преминава през външния товар. В този случай на катода се образува вода. Консумацията на киселина, както и отделянето на вода води до силен спад в концентрацията и плътността на електролита. Когато по-голямата част от киселината на електролита реагира, батерията става напълно разредена и се нуждае от зареждане.




Зареждане

Когато външен източник на електрически ток е свързан към клемите на разредена батерия, процесът на зареждане на батерията започва. Той се състои във факта, че под въздействието на електрически ток в батерията протичат обратни процеси. Тоест, сярна киселина се получава от оловен сулфат и вода, докато анодният материал се превръща обратно в оловен диоксид, а катодът в метален олово. Ако не изключите батерията от източника на ток в края на зареждането, тоест след изразходване на оловен сулфат, започва разграждането на водните молекули във водород и кислород, наречено електролиза. Това явление трябва да се избягва, тъй като, първо, се образува експлозивна смес от водород и кислород, и второ, водата се консумира необратимо, а концентрацията на киселина се повишава значително над изчислената-това означава, че батерията ще работи по-зле.

Максимално допустими характеристики и условия на работа

  • Работен температурен Диапазон – -40 до +40 ○C.
  • Напрежението, под което батерията не може да се разрежда за автомобил, е 10,5.Това ограничение съществува, тъй като при по – нататъшно разреждане на киселинно-оловната батерия започва интензивно сулфатиране на нейните електроди. Сулфатирането е образуването на неразтворим филм от оловен сулфат на повърхността на електродите, което значително намалява повърхността на електродите в контакт с електролита и в резултат на това електрическия капацитет на батерията.
  • Продължителност на работа до 500 цикъла в режим на разреждане при 70% и пълно зареждане.
    Гел батерия

Гел батерии и техните видове

Гел батерията за автомобил се различава от обикновената оловно-киселинна батерия по това, че нейният електролит прилича повече на желе. Плътността на електролита в него не е възможно не само да се коригира, но дори да се измери, следователно той е напълно без поддръжка. Други характеристики, противно на очакванията на автомобилистите, не се различават толкова, колкото течливостта на електролита. Гел батериите за автомобили, принадлежащи към класа WRLA, се произвеждат днес, използвайки две различни технологии:

  1. GEL. За да сгъстя електролита, към него добавям силициев диоксид.
  2. AGM. Сгъстяването на електролита се постига чрез добавяне на силно натрошено фибростъкло към него, което едновременно играе ролята на сепаратор.

AGM гел батерии за автомобили се правят с помощта на спирално или плоско оформление. Спиралата се използва по-често при производството им в Северна Америка, а плоската в Европа. Едната и другата архитектура имат своите предимства и недостатъци, така че не е възможно да се каже недвусмислено коя от тях има най-добрите характеристики.

Гел батерия

Гел батерии-предимства и недостатъци

Гел батериите за автомобили, направени по някоя от технологиите, несъмнено имат най-малко шест предимства пред конвенционалните оловно-киселинни батерии за автомобили:

  1. Дори ако целостта на корпуса е нарушена, електролитът не изтича от тях.
  2. Повишена устойчивост на вибрации.
  3. Няма нужда от поддръжка.
  4. По-надеждно уплътняване на корпуса, предотвратяващо попадането на електролит върху каросерията на автомобила и клемите на акумулатора. Следователно липсата на отрицателен ефект на сярна киселина и върху двете.
  5. Възможност за монтиране на батерията в двигателното отделение на автомобила във всяко положение, с изключение на положението с главата надолу.
  6. Липса на отделяне на газове по време на работа.

Гел батерията AGM също е добра, защото нейното фибростъкло е импрегнирано с електролит и по-добре задържа газовете, генерирани по време на нейната работа. Те се използват за възстановяване на електролита и електродите по време на процеса на зареждане.

Гел батерията със спирални клетки има голяма контактна площ на електродите с електролита. Това им позволява да дават по-голям краткосрочен ток в режим на разреждане за мощни потребители, например автомобилен стартер и да печелят енергия по-бързо при зареждане. Недостатъкът на батериите с този дизайн на клетките е по-ниският специфичен капацитет от този на батериите с плоски клетки.

Недостатъците на акумулаторната батерия за авто-клас са:

  • Голяма маса (както при всички Оловно-кисели).
  • Висока чувствителност към превишаване на напрежението на заряда (както при останалите оловно-киселинни).
  • Лоша поносимост на пълно разреждане, когато напрежението на една клетка падне под 1,75 V.
  • Значителен спад на напрежението в студа (както при всички оловни киселини) въпреки често срещаното погрешно схващане, че студът няма отрицателен ефект върху тях.
  • По-висока от цената на батериите с течен електролит.

Подобен...