Гелевый электролит – плюсы, минусы, зарядка и реанимация

Обслуживание гелевого аккумулятора | AVTOBOND.RU

     В описании и характеристиках гелевых аккумуляторов, как правило, указано, что в обслуживании они не нуждаются. Однако это не совсем так. В данном случае под понятием «необслуживаемый» подразумевается то, что не нужно контролировать и корректировать уровень и плотность электролита. Тем не менее, есть ряд других мероприятий, своевременно выполняя которые, можно значительно увеличить ресурс гелевой АКБ.

Перечень мероприятий по обслуживанию гелевого аккумулятора

     Всего можно выделить 5 основных операций, способных продлить срок службы гелевого аккумулятора:

1. Поддержание чистоты корпуса.
2. Очистка клемм.
3. Проверка крепления.
4. Контроль уровня заряженности.
5. Своевременная зарядка.

     Рассмотрим каждое мероприятие более подробно – зачем его выполнять и, самое главное, как это делать правильно, чтобы не навредить.

Поддержание чистоты корпуса

     В случае с традиционными АКБ с жидким электролитом этот пункт считается не просто важным, а даже критичным. Скапливающаяся пыль и грязь на поверхности корпуса в сочетании с парами кислоты со временем превращается в субстанцию, которая отлично проводит ток. В результате между клеммами и отсеками АКБ возникает замкнутая цепь. Это служит первопричиной повышенного саморазряда аккумулятора.

     В гелевых АКБ жидкого электролита нет, и как заверяет производитель, испарения кислоты тоже отсутствуют. Однако это не значит, что для батареи полезно находиться в загрязненном состоянии. Пыль и грязь могут содержать соли и другие компоненты, которые превращают мелкодисперсные диэлектрики в проводящие ток вещества.

     Соответственно, чистый гелевый аккумулятор – это здоровый и долговечный аккумулятор.

     Для удаления пыли и грязи с поверхности корпуса рекомендуется использовать обычную теплую воду с предварительно растворенной в ней содой. Такой раствор нейтрализует практически все компоненты, способные превращать пиль в проводник тока.

     Не следует использовать для очистки бытовые химические средства. Также обратите вниманию на воду. Она должна содержать как можно меньше солей. Чтобы добиться наилучшего результата, лучше взять дистиллированную воду проверенного качества.

Это интересно и полезно! Проверить воду на содержание солей можно в гаражных условиях. Для этого обычную лампу накаливания подключают к источнику питания, а один из проводов разрезают и концы опускают в емкость с тестируемой водой. Если лампа не светится – вода ток не проводит. Светится – в воде содержится соль. Так, кстати, автолюбители проверяют дистиллированную воду, которая часто продается из-под крана.

Очистка клемм

     Со временем на клеммах появляются солевые отложения белого цвета. В результате ухудшается контакт, что нередко приводит к разрыву цепи между аккумулятором и бортовой сетью автомобиля. Чтобы избежать подобных проблем, клеммы и крепления необходимо своевременно очищать от солей и налета.

     Для этих целей оптимально подходит мелкозернистая наждачная бумага (чистить без фанатизма). Для профилактики после удаления налета и подключения аккумулятора обратно к проводам, клеммы и крепления можно обработать вазелином или солидолом (тоже без фанатизма). Задача – ограничить доступ влаги и кислорода к свинцу.

Проверка крепления

     Гелевые аккумуляторы не боятся наклонов и переворачиваний. Однако тряска и сильные вибрации для них совсем не являются полезными факторами. Если подобное происходит постоянно, то это может стать причиной отслоения гелевого электролита от свинцовых пластин АКБ. В результате контакт двух химических элементов уменьшится, снизится активность химической реакции, а за ней способность отдавать и принимать энергию.

     Поэтому гелевый аккумулятор должен быть надежно закреплен на штатном месте. Фиксацию необходимо периодически проверять, так как она может послабляться в процессе эксплуатации автомобиля по плохим дорогам.

Контроль уровня заряженности

     Если автомобиль долгое время простаивает, эксплуатируется преимущественно для кратковременных поездок, при отрицательных температурах и ночами, аккумулятор может не успевать восстанавливать затрачиваемую энергию от генератора. В результате он со временем разрядится полностью, чем «порадует» владельца как-то ранним зимним утром.

     Чтобы этого избежать, необходимо регулярно следить за уровнем заряженности аккумулятора и своевременно его подзаряжать при помощи стационарного зарядного устройства. Уровень заряженности гелевого АКБ можно проверить путем замера напряжения на его клеммах. Если оно 12,7 В – батарея заряжена на 100%, если 12,6 В – на 90%, и так далее.

     Мерить напряжение обязательно нужно на постоявшем не менее 8 часов аккумуляторе. Если делать эту процедуру сразу после того, как заглушен мотор, показатели будут ложными, и ничего информативного о степени заряженности не покажут.

Своевременная зарядка

     Подзаряжать гелевый АКБ рекомендуется сразу же, как измерения степени заряженности дали результат ниже 60%. Не стоит доводить аккумулятор до состояния более глубокого разряда. Это не полезно, по какой бы технологии не была изготовлена батарея.

     Заряжать лучше специальным зарядным устройством, разработанным с учетом особенностей гелевых аккумуляторов. Если такого нет, то помним, что напряжение заряда ни в коем случае нельзя превышать более, чем 14,4 вольта. Ток заряда – стандартный – составляет 10% от номинальной емкости АКБ.

Итог

     Несмотря на то, что гелевые аккумуляторы считаются необслуживаемыми, в некотором минимальном уходе они, все же, нуждаются. Если за батареей не следить, она отслужит на порядок меньше, чем аккумулятор, не обделенный вниманием владельца автомобиля.

avtobond.ru

Правильная эксплуатация гелевых аккумуляторов, химические реакции в аккумуляторных батареях

Свинцово-кислотные аккумуляторы изготовлены по технологии с внутренней рекомбинацией воды, поэтому не требуют обслуживания в течение всего срока службы. В качестве электролита используется загущенная серная кислота в виде геля, что обеспечивает устойчивость аккумуляторов к глубоким разрядам и высокую температурную стабильность.

Расчетный срок службы составляет 12 лет.

Гелевые аккумуляторы предназначены для работы, как в буферном, так и в циклическом режимах.

Конструкция:

• Полностью герметичная конструкция, утечка электролита невозможна.
• Система внутренней рекомбинации газа, нет необходимости в доливе воды.
• Моноблоки снабжены регулирующими клапанами для обеспечения выпуска газа, при превышении внутреннего давления выше допустимого уровня.
• Нет ограничений на перевозку  воздушным, железнодорожным или автотранспортом.

Конструкция гелевого аккумулятора

Химическая реакция и механизм рекомбинации:

• Химическая реакция, протекающая в аккумуляторе при заряде/разряде, описывается формулой:

PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb      Разряд/Заряд        PbSO₄ + 2H₂O

• При заряде кислород, проходя через сепаратор от положительной пластины, вступает в реакцию с активным веществом отрицательной пластины с образованием оксида свинца:

2Pb + O₂ —> 2PbO

• Оксид свинца, в свою очередь, вступает в реакцию с серной кислотой:

2Pb + 2H₂SO₄ —> 2PbSO₄ + 2H₂O

2PbSO₄ + 2H₂ —> 2Pb + 2H₂SO₄

2H₂ + O₂ —> 2H₂O

Разрядные характеристики

На рисунке ниже приведены кривые разряда гелевых аккумуляторов постоянным током до определенного конечного напряжения. Разряд до напряжения ниже указанного снижает емкость и срок службы свинцово-кислотных батарей.

 

Разрядные кривые постоянным током при 25°С

 

Заряд

Правильный заряд является одним из важнейших условий успешной работы свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления. Правильный выбор зарядного устройства влияет самым непосредственным образом на производительность и срок службы батарей.

Заряд постоянным напряжением

Заряд постоянным напряжением – наиболее часто применяемый метод. На рисунке ниже показаны зарядные характеристики гелевого аккумулятора при заряде их постоянным напряжением 2,40 В/ячейку при начальных значениях тока 0,3 СА.

 

График заряда постоянным напряжением при 25°С

• Для гелевых аккумуляторов диапазон зарядного напряжения буферного режима установлен в диапазоне 2,23–2,28 В/эл-т (при 25°С).
• Для циклического режима диапазон зарядного напряжения установлен в диапазоне 2,38–2,42 В/эл-т (при 25°С).
• Аккумуляторы гелевые не требуют уравнительного заряда. Буферного напряжения достаточно, чтобы поддержи-вать моноблоки в полностью заряженном состоянии.

---

Гелевые аккумуляторные батареи можно купить в интернет-магазине Реалсолар:

Аккумулятор Delta
GEL 12-100

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 100Ач 12В

Аккумулятор Delta
GEL 12-200

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 200Ач 12В

Аккумулятор Delta
GX 12-100

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 100Ач 12В

Аккумулятор Delta
GX 12-200

Гелевая необслуживаемая аккумуляторная батарея,
емкость 200Ач 12В

---

Двухстадийный заряд при постоянном напряжении

Этот метод является одним из наиболее эффективных и рекомендуется для быстрого заряда свинцово-кислотных батарей с автоматическим регулированием внутреннего давления и поддержания их в полностью заряженном состоянии (буферный режим). Характеристики зарядного устройства для двухстадийного заряда постоянным напряжением приведены на рисунке ниже:

Зарядные характеристики двухстадийного зарядного устройства

На стадии «А» ток ограничен величиной 0,3 СА, а напряжение на клеммах батареи растет. На стадии «В» зарядный ток начинает падать, а напряжение стабилизируется на уровне 2,40 В/эл-т. На этой стадии уровень заряда аккумулятора достигает 80%. При достижении зарядным током уровня «точки переключения Y» зарядная цепь переключается на стадию «С», где зарядное напряжение падает с 2,40 до 2,25 В/эл-т, а ток плавно снижается практически до нуля. Зарядное устройство переходит в буферный режим.

Напряжение заряда зависит от температуры окружающей среды и должно регулироваться в соответствии с графиком показанном на рисунке ниже:

Зависимость зарядного напряжения от температуры окружающей среды

Напряжение заряда (на элемент) в буферном режиме вычисляется по формуле:
U_заряда = 2,25 + (25 – (t + grad t +1)) · 0,0033
Напряжение заряда (на элемент) в циклическом режиме вычисляется по формуле:
U_заряда = 2,40 + (25 – (t + grad t +1)) · 0,005

где t – температура окружающей среды, °С
grad t – температурный градиент аккумуляторного шкафа, °С. При установке на открытые стеллажи grad t = 0.

Хранение и срок службы

Гелевые аккумуляторы могут храниться без подзаряда в течение 1 года в сухом помещении при температуре окружающей среды от –35° до +60°С.

Гелевые аккумуляторы рассчитаны на работу в буферном режиме работы в течение пяти лет (при 25°С). На рисунке ниже показана зависимость доступной емкости гелевого аккумулятора от времени. Газы, генерируемые внутри аккумулятора, непрерывно рекомбинируют и возвращаются в водную составляющую электролита. Потеря емкости и конец службы аккумуляторов наступают в результате постепенной коррозии электродов.

Срок службы в буферном режиме работы

 

Срок службы аккумуляторов в циклическом режиме работы зависит от целого ряда факторов.

Наиболее существенными из них являются рабочая температура окружающей среды, скорость разряда, глубина разряда и способ заряда. На рисунке ниже показано влияние глубины разряда на количество циклов работы гелевых аккумуляторов при циклическом режиме.

Срок службы в циклическом режиме работы

По мере повышения температуры электрохимическая активность аккумулятора возрастает, а при понижении – падает. Поэтому при увеличении температуры окружающей среды емкость аккумулятора увеличивается, а при понижении температуры – уменьшается. Рисунок ниже демонстрирует влияние температуры на доступную емкость гелевых аккумуляторов.

Зависимость емкости от температуры окружающей среды при различных токах разряда

Температура окружающей среды является важным фактором, влияющим на срок службы аккумуляторов. При повышении температуры увеличивается скорость коррозии пластин, вследствие чего уменьшается срок службы. На рисунке ниже показана зависимость срока службы гелевых аккумуляторов от температуры окружающей среды.

Зависимость срока службы в буферном режиме от температуры окружающей среды

 

Свинцово-кислотные аккумуляторы обладают саморазрядом, вследствие чего при хранении их доступная емкость со временем уменьшается.

Этот процесс описан графиком на рисунке:

Зависимость емкости от времени хранения

Если аккумуляторы хранились в течение длительного периода времени, необходимо перед пуском в эксплуатацию провести их подзарядку.
При сроке хранения до 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 4-6 часов постоянным током 0,1 СА, либо 15-20 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.
При сроке хранения свыше 6 месяцев подзарядка должна осуществляться в течение 8-10 часов постоянным током 0,1 СА, либо 20-24 часов постоянным напряжением 2,40 В/эл-т.

Рекомендации по монтажу:

• Аккумуляторы предназначены для установки на изолированных стеллажах или в специальных батарейных шкафах в вертикальном положении. Допускается установка аккумуляторов в горизонтальном положении при вертикальном расположении пластин. Помещения не требуют принудительной вентиляции.
• Если отнивелированность элементов не обеспечивается непосредственно самим способом установки, то необходимо с помощью чалика (нивелировочного шнура) отнивелировать элементы. Расстояние между соседними боковыми стенками двух моноблоков (монтажная длина) задается длиной перемычек. При относительно длинных рядах монтируемых моноблоков рекомендуется начинать нивелировку монтажной длины с середины монтируемого ряда моноблоков, для того чтобы можно было в оба конца сглаживать набегающие допуски. Рекомендуемая минимальная величина воздушного зазора между аккумуляторами составляет от 5 до 10 мм.
• Взаимоподключение единичных аккумуляторов осуществляется с помощью жестких изолированных перемычек, которые привинчиваются к полюсам или гибких кабельных перемычек. Перемычки привинчиваются с помощью динамометрического ключа. Осуществлять следующий крутящий момент 20 Нм ± 1 Нм.
• Если используются две или более групп батарей, соединенных параллельно, то провода, кабели и шины, посредством которых эти батареи подключаются на нагрузку, должны быть одинаковой длины и обладать одним и тем же сопротивлением.

Последовательность монтажа аккумуляторов в батарею:

• Соедините положительную клемму первого аккумулятора с отрицательной клеммой второго аккумулятора. Таким образом, соедините все аккумуляторы в группе (под группой понимается набор аккумуляторов на одном ярусе или в одном ряду стеллажа).
• Соедините аналогично п.1 аккумуляторы в остальных группах (если таковые имеются).
• Подключите «земляной» вывод зарядного устройства или нагрузки к отрицательной клемме (если «земля» – отрицательная) последнего аккумулятора или последней группы.
• Если имеются группы, соедините их между собой, начиная с последней (подключенной к «земляному» выводу).
• В заключение, подключите положительную клемму первого аккумулятора или первой группы к положительному выводу зарядного устройства или нагрузки.
• После окончания монтажных работ аккумуляторы необходимо пронумеровать, а наружные поверхности клемм, перемычек и узлов соединения смазать тонким слоем технического вазелина или синтетического солидола.

Рекомендации по эксплуатации:

• Свинцово-кислотные гелевые аккумуляторы предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, в том числе в помещении с технологическим оборудованием и обслуживающим персоналом, при температуре от -20°С до +60°С. Диапазон температуры хранения аккумуляторов от –35°С до +60°С.

• Аккумуляторы поставляются предприятием-изготовителем в заряженном состоянии, заполненные электролитом и готовыми к эксплуатации.
• Не рекомендуется установка аккумуляторов вблизи источников тепла. Поскольку аккумуляторы могут генерировать воспламеняющиеся газы, запрещается их установка вблизи оборудования, которое может давать электрический разряд в виде искр.
• Запрещается установка и эксплуатация аккумуляторов в атмосфере, содержащей пары органических растворителей или адгезивов или контакт с ними.
• Чтобы максимально повысить срок службы аккумуляторов, среднее значение тока пульсаций любого происхождения, протекающего через аккумулятор, не должно превышать 0,1 СА, а стабилизация зарядного напряжения должна быть в пределах 1%.
• Очистку корпуса аккумуляторов всегда рекомендуется производить с помощью кусочка ткани, смоченного водой. Никогда не используйте для этих целей масла, органические растворители, такие как бензин, разбавители для краски и др.
• Запрещается разбирать аккумулятор. В случае попадания электролита в глаза или на кожу, необходимо сразу промыть пораженный участок сильной струей чистой проточной воды и немедленно обратиться к врачу.
• Прикосновение к токопроводящим частям аккумулятора может повлечь за собой электрический удар. Работу по проверке или обслуживанию аккумуляторов необходимо проводить в резиновых перчатках.
• Использование разнородных аккумуляторов (различных емкостей, с различной историей применения, различной давностью изготовления и происходящих от разных изготовителей), может нанести ущерб, как самой батарее, так и связанному с ней оборудованию.

realsolar.ru

Как восстановить гелевый аккумулятор: правила и методы

Источники постоянного тока с загущенным электролитом используются в автомобилях и блоках бесперебойного питания. В процессе эксплуатации происходит износ устройств, негативно влияющий на емкость. Владельцам, желающим сэкономить на приобретении новых батарей, необходимо знать, как восстановить гелевый аккумулятор.

Принципиальные отличия гелевых аккумуляторов

Гелевые батареи, относящиеся к химическим свинцово-кислотным источникам постоянного тока, отличаются агрегатным состоянием электролита. Рабочая жидкость состоит из смеси серной кислоты и дистиллированной воды с добавлением силиконового загустителя.

Раствор, имеющий консистенцию густого желе, заполняет промежутки между отрицательными и положительными электродами, повышая энергоемкость и прочность конструкции. Густой раствор обеспечивает удержание образующихся при работе батареи газов, которые затем рекомбинируются в ходе химических реакций.

Гелевый аккумулятор можно восстановить.

Для удержания геля используется сепаратор, изготовленный из пористого пластика. Материал обеспечивает сохранение прочностных характеристик при нагреве или механических нагрузках. Сепаратор способствует сохранению стабильного зазора между пластинами и исключает вероятность короткого замыкания.

Для улучшения контакта густого электролита с положительной пластиной используется дополнительная прокладка из стекловолокна (толщиной 0,3-0,4 мм).

Для изготовления положительных и отрицательных пластин используется сплав из свинца и кальция с добавкой олова. Материал обеспечивает увеличение срока эксплуатации аккумулятора и поддерживает стабильный пусковой ток. Гелевая батарея допускает несколько сотен циклов разрядки и зарядки без утери начальных характеристик емкости.

Еще одним отличием гелевых источников питания является способность работать при наклоне корпуса. Густой электролит не вытекает из промежутка между пластинами даже при повороте корпуса на угол более 90°.

Батареи с гелевым наполнителем допускают глубокую разрядку при подключении энергоемкого внешнего оборудования. Конструкция устройства допускает выведение из состояния глубокого разряда. Не требуется подключения внешнего источника питания сразу после разрядки аккумулятора.

Глубокая разрядка частично заряженной батареи не оказывает негативного влияния на емкость устройства. Густой электролит обеспечивает низкий саморазряд аккумулятора, дополнительно увеличивающий срок службы изделия.

Как проверить гелевый аккумулятор

Обслуживание и проверка источника питания гелевого типа состоит из следующих этапов:

1. Проведение визуального осмотра корпуса на предмет появления вздутий или трещин.
2. Проверка полости банок, не допускается крошение пластин и электролита.
3. Проведение замера напряжения на клеммах в состоянии покоя тестовым прибором. Затем производится подключение нагрузочной вилки, имитирующей работу стартера двигателя или внешней нагрузки. Сопротивление удерживается в подключенном состоянии на протяжении 4-5 секунд, затем владелец визуально оценивает быстроту восстановления исходного напряжения. Исправный аккумулятор показывает под нагрузкой напряжение в пределах от 11,5 до 12 В.

Подлежит ли гель восстановлению

Устройство гелевого аккумулятора.

Заводы-изготовители не рекомендуют проводить восстановительные работы, поскольку при выходе из строя гелевого аккумулятора происходит необратимое разрушение пластин и корпуса. После проведения проверки владелец может попытаться вернуть исходные параметры батареи, но манипуляции не гарантируют положительного результата. Для восстановления устройства применяется методика доливки дистиллированной воды с последующей зарядкой от внешнего источника питания.

Для восстановительных работ отбираются батареи гелевого типа, имеющие напряжение на контактных штырях в пределах от 50 до 60% номинального параметра. Если напряжение снижено на 25-30%, то источник питания удается восстановить до начальной емкости. Изделия с пониженными характеристиками восстанавливаются частично.

Основные правила безопасной зарядки

Правила безопасной зарядки гелевых батарей:

1. Перед проведением зарядки изделие отключается от внешней цепи (от бортовой сети машины или электропроводки блока автономного питания). Батарея устанавливается в проветриваемом помещении, корпус и контактные штыри очищаются от налета пыли и окислов.
2. Для обслуживания гелевых аккумуляторов используется специальное зарядное приспособление. Применять стандартные блоки, предназначенные для зарядки малосурьмянистых свинцово-кислотных устройств, запрещено.
3. Для обеспечения сохранности рабочих характеристик сила тока в цепи заряди не превышает 10% от емкости батареи (параметр указывается на корпусе). Например, для восстановления аккумулятора емкостью 72 А*ч необходимо выставить параметр на уровне 7,2 А. Для проверки значения используется штатный прибор, установленный в зарядном блоке. Допускается применение дополнительного тестового прибора, который вводится в цепь питания.
4. Если владелец хочет восстановить емкость в ускоренном режиме, то зарядный ток увеличивается на 30% от исходного значения. Допустимый параметр указывается на заводской бирке на корпусе (поле Max Initial Current). Ускоренная методика подзарядки оказывает негативное воздействие на элементы конструкции, злоупотреблять функцией не следует.
5. При восстановлении емкости гелевой батареи требуется поддерживать напряжение в пределах 14,3-14,5 В. Точное значение параметра указывается на корпусе аккумулятора. Запрещается повышать напряжение в цепи зарядки более допустимого предела, поскольку начинается размягчение гелевого состава с потерей исходных характеристик.

Как проводится восстановление аккумуляторной батареи

Восстановление батареи с загущенным электролитом выполняется по методике, стандартной для свинцово-кислотных источников тока.

Поскольку причиной падения характеристик является снижение плотности и подвижности рабочего раствора, то необходимо ввести в банки дистиллированную воду. Из-за конструктивных особенностей процесс реанимации батареи требует от владельца знаний электротехники и внимательности.

Заливка дистиллята

Заливать дистиллят нужно правильно.

Процедура ремонта батареи путем заливки дистиллированной воды состоит из этапов:

1. Снять верхнюю декоративную крышку, защищающую резиновые вентиляционные пробки.
2. Протереть поверхность корпуса от пыли, а затем последовательно снять защитные колпачки. Существуют модификации батарей гелевого типа с пластиковыми индивидуальными крышками, установленными в каждой банке. Если крышки запаяны, то для доливки воды потребуется просверлить коротким сверлом отверстия диаметром 2-3 мм.
3. Ввести в полость каждой банки по 1,5-3 см³ дистиллированной воды. Жидкость заливается при помощи медицинского шприца с удлинительной трубкой, рекомендуется равномерно распределить воду по видимой поверхности электролита. Заполнять банку водой запрещается, поскольку излишек влаги негативно влияет на электрохимические параметры батареи.
4. Выдержать паузу 2-3 часа, необходимую для впитывания воды гелевым составом. Залить дополнительно 1,5-3 см³ и снова дождаться окончания впитывания жидкости. Одновременно тестовым прибором проверяется напряжение на клеммах. При восстановлении характеристик электролита происходит рост напряжения.
5. Закрыть резиновые пробки и установить на место крышки. Если в заглушках сверлились дополнительные отверстия, то каналы заделываются герметиком.
6. Подключить батарею к внешнему зарядному блоку для восстановления емкости.

Восстановление с помощью длительной зарядки АКБ

Длительная зарядка гелевого аккумулятора выполняется после заливки банок дистиллированной водой. Часть владельцев рекомендует установить на крышку дополнительный груз, опасаясь выдавливания пробок давлением газа. При длительной зарядке гелевых источников тока активного газообразования не происходит, в конструкции крышки предусмотрен клапан для стравливания излишков давления в атмосферу.

Параметры зарядки устанавливаются в пределах, указанных на заводской этикетке. Описанная в ряде источников методика восстановления напряжением 20-30 В категорически запрещена, поскольку приводит к ускоренной деградации электролита и разрушению пластин. При длительной зарядке производится снижение силы тока в цепи с пропорциональным увеличением времени восстановления. Последующие циклы разрядки и зарядки позволяют восстановить емкость батареи.

Циклическая зарядка

При утере емкости необходимо разрушить кристаллы сульфата свинца, образовавшиеся на поверхности электродов и активной массы. Вернуть исходные параметры возможно путем последовательных зарядок и разрядок. Батарея подключается к зарядному блоку и восстанавливается до максимально допустимого уровня.

Затем к клеммам подсоединяется устройство с небольшой мощностью (например, малогабаритный вентилятор или автомобильная лампа, рассчитанная на напряжение на 12В).

Разрядка прекращается при падении напряжения на клеммах до 10,5 В.

Зарядное устройство для зарядки гелевого аккумулятора.

Проведение 4-5 тренировочных циклов позволяет восстановить емкость батареи с исправными электродными пластинами. Если произошло разрушение сетки и выпадение активной массы, то циклическая зарядка не обеспечивает восстановления характеристик. Владелец может продолжить эксплуатацию источника питания с пониженной емкостью или приобрести новое изделие.

Как продлить устройству период работы

Основные способы продления срока работы аккумуляторов гелевого типа:

1. Данные батареи рассчитаны на высокий разрядный ток, что обеспечивает устойчивость к коротким замыканиям. Но перегрев элементов внешней цепи приводит к возгоранию деталей и повреждению аккумулятора. Для продления срока службы источника питания следует предусмотреть плавкую вставку около положительной клеммы.
2. Устройство следует хранить в заряженном состоянии при температуре 20°С (допускается кратковременное складирование при показателях -20…+50°С). В процессе хранения проверяется напряжение на клеммах, при падении параметра до 12,6 В производится подзарядка. При дальнейшем падении значения начинается сульфатация пластин, приводящая к уменьшению емкости.
3. При установке батареи в блок бесперебойного питания рекомендуется использовать модуль подзарядки на основе солнечных батарей. Устройства обеспечивают поддержание заданного напряжения на клеммах, срок эксплуатации аккумуляторов достигает 12 лет.
4. После расконсервации гелевого аккумулятора производится выравнивающая зарядка, позволяющая скорректировать параметры по банкам. Напряжение восстановления указывается на заводской этикетке или запрашивается у изготовителя батареи.

В каких случаях восстановление АКБ нецелесообразно

Владелец может попытаться реанимировать гелевую батарею с неповрежденными электродами и целым корпусом. Если отмечено раздувание кожуха, то дефект указывает на выпадение активной массы из электродных пластин. Деформация кожуха определяется при визуальном осмотре, подобные источники питания восстановлению не подлежат. Невозможно выполнить ремонт источников питания с разбитыми пластиковыми корпусами, заклеивать или запаивать трещины запрещается.

Дополнительным способом проверки изделия является определение состояния пластин. В домашних условиях тестирование проводится путем встряхивания батареи. Если произошло разрушение элементов, то из корпуса будет доноситься посторонний звук.

Владелец может визуально осмотреть полость через технологические отверстия. Если на электродах обнаружены повреждения, то оживить аккумулятор не получится. Восстанавливаются лишь устройства с пересохшим слоем электролита, что негативно влияет на емкость изделия.

talkdevice.ru

Какой аккумулятор выбрать гелевый или AGM? Преимущества и недостатки

Системы бесперебойного электроснабжения разрешают в экстренных случаях без сбоев в работе обеспечивать электропитание до возобновления внешнего электроснабжения или подключения автономных источников электропитания.

Эти системы собраны с применением особого оборудования — источников бесперебойного питания (ИБП) предназначенных для питания от аккумуляторов .

Аккумулятор — это химический источник тока, способный многократно преобразовывать химическую энергию в электрическую и аккумулировать, запасать ее на длительное время. Упрощенно аккумулятор можно представить следующим образом: два электрода, в виде пластин, помещены в раствор серной кислоты с плотностью 1,27-1,29 г/см3. При этом положительный электрод выполнен из двуокиси свинца (PbO2), а отрицательный из свинца (Pb). При прохождении тока между ними протекают окислительно-восстановительные реакции.

При разряде происходит химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет изменять свой химический состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца — PbSO4), а плотность электролита начнет падать. В результате внутри батареи образуется направленное движение ионов и в цепи потечет электрический ток. При заряде аккумулятора происходит обратный процесс — направление тока меняется на противоположное, активные массы восстанавливают свой первоначальный химический состав, а плотность электролита растет. Процесс этот, называемый циклом, может быть многократным. Количество запасаемой при этом электрической энергии зависит от площади активного взаимодействия электродов и электролита и его объема. Номинальное напряжение, вырабатываемое таким аккумулятором, составляет 2 вольта. Для получения большего значения напряжения одиночные аккумуляторы соединяют последовательно. Например: 12-ти вольтовый аккумулятор состоит из, последовательно соединенных в общем корпусе, шести аккумуляторов.

В системах бесперебойного питания могут использоваться четыре основных разновидности аккумуляторов (АКБ):

1.   Стартерные автомобильные малообслуживаемые (проверка уровня электролита раз в год и доливка дистиллированной воды при необходимости). Их необходимо устанавливать в нежилое проветриваемое помещение. Срок службы, при оптимальных условиях эксплуатации 3 — 5 лет.
2.  Стартерные автомобильные необслуживаемые герметичные. Их можно устанавливать в жилое помещение. Срок службы, при оптимальных условиях эксплуатации 3 — 6 лет
3.  Стационарные типа AGM. Их можно устанавливать в жилое помещение. Срок службы, при оптимальных условиях эксплуатации до 12 лет.
4.  Стационарные типа GEL (гелиевые). Их можно устанавливать в жилое помещение. Срок службы, при оптимальных условиях эксплуатации 12 лет.

На данный момент среди аккумуляторов наиболее широкое распространение получили герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы (VRLA), которые изготавливаются по двум технологиям. 

Первая, наиболее распространенная технология — Absorptive Glass Mat (AGM). . В данном случае путем применения пористого заполнителя-сепаратора из стекловолокна, пропитанного электролитом, добиваются его безжидкостного состояния. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой каппилярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции газов. Таким образом, AGM батареи не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации.

Вторая- Gelled Electrolite (GEL), так называемые гелевые аккумуляторы, электролит в которых имеет гелеобразное состояние благодаря добавлению в него соединений кремния. Гелевый электролит позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри сильно развитой системы пор в массе геля. Это решает проблему необслуживаемости АКБ.

 

Преимущества  аккумуляторов AGM технология

Преимущества аккумуляторов GEL технология

1.         Конструкция полностью герметична и имеет клапанную регулировку, предотвращает утечку кислоты и коррозию клемм. 2.         Более безопасная работа: при правильной зарядке батарей исключается возможность выделения газов и опасность взрыва. 3.         Герметичная конструкция позволяет устанавливать батарею почти в любом положении (однако установка вверх дном не рекомендуется). 4.         Меньшее электрическое сопротивление дает более высокие нормы разряда. 5.         Уверенная работа при низких температурах ( ниже -30*С ). 6.         Время зарядки аккумулятора сокращается в 7 раз по сравнению с обычной свинцово-кислотной батареей. 7.         Повышенная виброустойчивость увеличивает срок службы.

1.         Гелевый электролит гарантирует отсутствие вытекания. Батареи становятся более безопасными и устойчивыми к сильной вибрации. При этом возможна установка аккумулятора на боковую поверхность и даже «вверх тормашками».  2.        Нано-гелевый электролит лишен недостатков  кислотных. У него не происходит разложения кислоты, поэтому не происходит сульфатации (кристаллизации солями серной кислоты) катодных пластин и коррозии анодных пластин (в нижней части пластины из-за высокого удельного веса кислоты).  3.        Аккумулятор максимально эффективен даже в нештатных режимах работы, что позволяет эксплуатировать его в жарких погодных условиях, при температуре до +50°C, или в низкотемпературных режимах, например до -35°C и ниже.  4.        Не так боится глубокого разряда (но кратковременного). Гелевый электролит находится в «связанном» состоянии, поэтому разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием, коррозией решетки и оползанием активной массы положительного электрода.  5.        В гелевом аккумуляторе используется активный материал, увеличивающий ёмкость аккумулятора. В то время, как потенциал обычных батарей значительно снижается в процессе эксплуатации, ёмкость гелевого аккумулятора сохраняется на более стабильном уровне, обеспечивая при этом более длительный срок службы. Этот эффект появляется после длительной эксплуатации. В сравнении с обычными аккумуляторами, срок службы гелевых аккумуляторов как минимум, в два раза больше.  6.        Возможность использовать рядом с чувствительным электронным оборудованием.  7.        Отсутствует газовыделение. Это уменьшает потерю массы электролита (сохраняется его плотность), увеличивает производительность аккумулятора. Аккумулятор лучше переносит длительное хранение, что увеличивает срок его хранения.  8.        Стабильно работает во влажной окружающей среде.  9.        Самая низка удельная стоимость в соотношении «цена/количество месяцев эксплуатации», а также в соотношении «цена/количество циклов».  10.      Идеален как стартерная и «крутящая» батарея.

 

Недостатки аккумуляторов AGM технология

Недостатки аккумуляторов GEL технология

AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них.

Аккумуляторы с загущенным электролитом имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. Кроме того, гелевые батареи критичны к температуре окружающей среды и стабильности зарядного напряжения. Для их подзаряда нужно использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже +/- 1% для предотвращения обильного газовыделения

 

 

Применение аккумуляторов AGM технология

Применение аккумуляторов GEL технология

Буферные системы энергоснабжения; Источники бесперебойного питания; Медицина; Телекоммуникации; Распределительные устройства; Фотоэлектрическое оборудование; Солнечные элементы; Ветровые элементы; Системы управления; Станции сотовой радиосвязи; Установки катодной защиты; Навигационное оборудование; Судовое оборудование; Электроэнергетика.

Системы энергоснабжения в циклических/буферных режимах; Бытовое потребление электроэнергии; Телекоммуникации; Системы искусственного охлаждения; Фотоэлектрическое оборудование; Солнечные элементы; Ветровые элементы; Запуск стационарных двигателей; Инвалидные коляски; Электромобили; Поломоечные машины; Водяные насосы; Портативное медицинское оборудование; Системы катодной защиты; Лодки; Морские системы общего назначения; Навигационные системы.

Гелевый аккумулятор за счет новых технологий имеет большую ёмкость, срок службы, и в 5-7 раз заряжается быстрее обычного, к тому же у него большой стартовый ток, что особенно важно в морозы и трудных климатических условия. Также как тут уже подметили — его используют меломаны, которые не могут без токопожирателей – кондиционеров, сабвуферов, дополнительно установленного оборудования.  Почему называются гелевые? потому что в его среде-жидкое вещество на основе электролита, с добавлением хим элементов в виде желе, пластичной массы.  Распространения у автомобилистов гелевые аккумуляторы не получили по причине очень высоких требований к бортовому электрооборудованию и из-за резкого падения пускового тока на холоде.  Аккумуляторы с гелем внутри можно применять лишь там, где бортовая электрика позволяет очень точно поддерживать режим заряда. На отечественных же автомобилях даже с исправным реле-регулятором напряжение варьируется с 13 до 16 вольт, и на многих иномарках похожая ситуация. А в случае выхода из строя реле-регулятора гелиевый аккумулятор можно сразу выбрасывать, поскольку напряжение заряда не должно быть более 14,4 В. Если оно больше, то гель просто тает и обратно уже не восстанавливается. К тому же работа гелевых батарей на полную мощность возможна в наших условиях только летом. Гель вязкий, а на морозе он совсем застывает, в результате чего характеристики падают более чем вполовину.  Плюсы гелевых аккумуляторов:  — абсолютно необслуживаемые;  — работают в любом положении;  — при повреждении корпуса электролит не вытекает;  — большой срок службы при исправном электрооборудовании;  — дают высокий пусковой ток;  — допускают очень глубокий разряд.  Минусы:  — высокая цена;  — на холоде очень быстро выходят из строя;  — требуют хорошего электрооборудования в машине, при перезаряде быстро выкипают.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Подписаться

4kolesa.mirtesen.ru

Как восстановить гелевый аккумулятор: правила ремонтирования АКБ

Срок службы гелевой батареи (АКБ), по утверждению производителей, — не менее 10 лет. На практике необходимость ее ремонта или замены становится очевидной спустя 3-4 года, когда наблюдается снижение емкости или высыхает электролитный раствор. Изделие относится к категории необслуживаемых элементов, но опытные владельцы транспортных средств знают, как восстановить гелевый аккумулятор в домашних условиях.

Схема: из каких частей состоит гелевый аккумулятор.

Принципиальные отличия гелевых аккумуляторов

От свинцово-кислотных аналогов такие АКБ отличаются рядом технических характеристик и составом электролита. Связующим раствором в нем служит дистиллированная вода с добавлением силикагеля, который наглухо запечатывает содержимое корпуса.

Это позволяет избежать испарений химических веществ, что сказывается на уровне экологичности устройства — его можно устанавливать не только в салоне машины, но и в жилых помещениях. Кроме того, благодаря отсутствию выброса газов обеспечивается их повторное участие в рабочем процессе и увеличивается срок службы изделия.

Еще одним преимуществом АКБ является возможность размещать ее в любом положении — на боку или вверх дном, в то время как кислотные батареи нуждаются в строго вертикальной фиксации.

Преимущества конструкции гелевого аккумулятора.

Аккумуляторы с гелевым электролитом не требуют глубокой подзарядки, быстро заряжаются и сохраняют ресурс в режиме ожидания в течение 2 лет.

Из-за увеличения количества циклов заряда-разряда возможно более интенсивное использование таких изделий.

Среди негативных особенностей подобных батарей отмечают:

1. Неустойчивость к низкой температуре. При -50⁰C электролит замерзает и становится ломким.
2. Быстрый выход из строя при подаче напряжения свыше 15 В.
3. Высокую цену.

Как проверить гелевый аккумулятор

При отсутствии явных изъянов устройство проверяют с помощью вольтметра и нагрузочной вилки, в течение 3-4 секунд имитирующей работу стартера. Нагрузку подключают после установки значений напряжения на клеммах, а далее на короткий период подсоединяют импровизированный движок.

Темпы восстановления электродвижущей силы оценивают, наблюдая за стрелкой вольтметра, которая должна подниматься обратно.

Быстрое падение тока свидетельствует о том, что аккумулятор почти израсходовал свой ресурс, новое устройство заряжается долго. Если изменений не происходит, напряжение можно увеличить, прибавляя постепенно по 5 В. В ходе операции следует обратить внимание на то, чтобы температура прибора не превышала 40-45⁰С.

Подлежит ли гель восстановлению

Основанием для восстановления АКБ служит высыхание влаги в электролите. Для проверки уровня жидкости в банках крышку аккумулятора вскрывают ножом либо другим острым инструментом. При возвращении крышки в первоначальное положение необходимо убедиться в отсутствии на клапанах грязи.

Из-за нее они могут не закрыться, и гель будет высыхать быстрее. Кроме того, учитывают целостность корпуса устройства и его содержимого. Объем сохраненного в аккумуляторе заряда должен составлять не менее 30% от положенной величины.

Основные правила безопасной зарядки

Зарядку гелевого аккумулятора можно выполнять в домашних условиях. Главное — обеспечить поступление постоянного тока. Процедуру проводят с помощью зарядного устройства на 12В, которое применяется только для гелевых приборов.

Такие зарядки можно изготовить своими руками. От других изделий их отличает возможность контроля над поступающим напряжением. Этот показатель рекомендуется выставлять в размере 0,1 от мощности батареи, зарядное время при этом составит около 12 часов. Прибор, рассчитанный на устройства кислотного типа, использовать нельзя.

АКБ заряжается полностью и с низким уровнем энергии не эксплуатируется.

Долгое пребывание в разряженном состоянии приводит к снижению емкости. Предупредить эту ситуацию позволят регулярные подзарядки аккумулятора.

Как проводится восстановление аккумуляторной батареи

Процесс восстановления гелевого аккумулятора.

Гелевые аккумуляторы более требовательны к обслуживанию, поэтому для их восстановления нужна большая аккуратность. В ходе процедуры используются следующие инструменты:

• шприц;
• пинцет;
• отвертка;
• зарядное устройство.

Для восстановления уровня электролита потребуется дистиллированная вода, ее можно купить в аптеке.

Заливка дистиллята

Аккумулятор разбирают, сняв с него верхнюю крышку, после чего пинцетом удаляют резиновые колпачки клапанов. Затем шприцем добавляют в каждую банку по 2 мл дистиллята. Заливать жидкость нужно постепенно, по мере впитывания воды в гель. Восстановленный уровень должен полностью покрывать свинцовые пластины, а излишек влаги откачивают тем же шприцем.

В ряде случаев вместо дистиллированной воды в АКБ заливают электролит. Это сработает, если АКБ старая и реанимировать ее нужно временно.

Восстановление с помощью длительной зарядки АКБ

После добавления дистиллированной жидкости клапаны возвращают на место и закрывают крышкой, которую фиксируют скотчем или клеем, а сверху укладывают груз. Это необходимо для того, чтобы предотвратить срыв клапанов под действием выделяющегося газа.

При подключении батареи к зарядному устройству на вольтметре выставляют значение 14-15 B и дожидаются, когда аккумулятор восстановит потребление тока (в течение 14 часов). Если этого не произошло, напряжение повышают до 20 B.

Важно не оставлять батарею без присмотра, поскольку восстановление электролита приводит к резкому падению нагрузки и может спровоцировать задымление и выгорание устройства. Поэтому, как только пойдет ток, уровень электродвижущей силы снижают до 14 B и продолжают заряжать АКБ в стандартном режиме, т. е. зарядом, равным 0,1 от ее номинальной емкости.

Циклическая зарядка

Метод используется при сильной потере емкости. Он предполагает проведение 3-4 повторяющихся циклов зарядки и разрядки.

Первые две проводятся под высоким напряжением в 25-30 B, которое по мере увеличения потребления тока постепенно снижается до 14 B. Для разрядки используют лампочку на 5-10 Вт, при этом необходимо следить за тем, чтобы разность потенциалов не оказалась ниже отметки 10,5-11 В.

После восстановления батарею заряжают в стандартном режиме. Если вернуть аккумулятору всю мощность не удалось, его используют с неполным зарядом либо приобретают новую модель.

Как продлить устройству период работы

Применение технологий GEL (Gelled Electrolite) и AGM (Absorptive Glass Mat) для необходимости обслуживания гелевого аккумулятора.

Срок службы гелевого аккумулятора зависит от условий эксплуатации и ухода за ним. Не рекомендуется допускать полной разрядки батареи.

Если это произошло, применяют ограниченную схему восполнения заряда — не в 10%, а в 5% от заявленной емкости — и вдвое увеличивают время процесса. Потери энергоемкости при таких действиях меньше, чем при стандартном способе.

Для того чтобы не было подобных ситуаций, следует приобрести мультиметр. В профилактических целях регулярно проверяют правильность крепления клемм и 1 раз в квартал производят полный цикл зарядки батареи.

В каких случаях восстановление АКБ нецелесообразно

Аккумуляторы утилизируют:

1. При вздутии банок, которое вызывается отслоением геля от пластин. Подобный дефект определяют визуально.
2. При разрушении содержимого корпуса в результате продолжительного воздействия высокой температуры. Если во время осмотра АКБ из нее доносятся посторонние звуки, элемент «оживить» нельзя. Можно также просветить отверстия банок и убедиться в том, что свинцовые пластины утратили первоначальный внешний вид.

Правильным решением в таком случае будет покупка новой гелевой батареи.

3batareiki.ru

Способ приготовления гелевого электролита для литий-ионного аккумулятора

Изобретение относится к способам получение гелиевого электролита для литий-ионного аккумулятора. Техническим результатом изобретения является повышение удельной разрядной емкости, уменьшение экологического риска и снижение себестоимости и взрывобезопасности. Согласно изобретению для приготовления электролита используется смесь дисперсии акрилата и его сополимеров и органического электролита с неорганической солью лития. Приготовление смеси осуществляют совместно с ультразвуковым диспергированием, в качестве основы используют дисперсию полиакрилата стирола и акрилата в органических растворителях при следующих соотношениях компонентов смеси, % (мас. сух. в-ва):

— безводная ионогенная неорганическая соль лития: 15-30;

— диполярный апротонный растворитель (ДАР): 30-40;

— полиакрилат или стирол-акрилат: 30-55,

причем сушку электролита ведут до остаточной влажности 0,003% (мас. сух. в-ва). 1 табл.

 

Изобретение относится к источникам тока и может быть использовано при приготовлении загущенных электролитов для литий-ионных аккумуляторов (ЛИА).

В производстве литий-ионных аккумуляторов в основном используются электролиты на основе диметилкарбоната (ДМК), диэтилкарбоната (ДЭК) и этиленкарбоната (ЭК).

Недостатками известных электролитов является их жидкое состояние в рабочем диапазоне температур, что диктует необходимость использования преимущественно металлических корпусов. В настоящее время широкое применение в производстве литий-ионных аккумуляторов находят полимерные электролиты, среди которых особый интерес представляют ионные проводники.

Наиболее близкими к заявленному являются гелевые электролиты, описанные в заявке на изобретение РФ 2002131165 МПК ⁷H01M 10/40 и патенте РФ № 2066901 МПК ⁶Н01М 6/18.

В первом известном изобретении описан способ изготовления перезаряжаемых литий-полимерных батарей без применения технологических растворителей, в котором используется полимерный гелеобразный электролит, содержащий электролитический раствор соли, и полимер, способный к гелеобразованию в электролитическом растворе соли. Гелеобразный электролит содержит от 20 до 60 мас.% полимера и от 80 до 40 мас.% электролитического раствора соли. Указанный полимер представляет собой смесь, поливинилиденфторид-гексафторпропилена (ПВДФ-ГФП) в количестве от 40 до 95 мас.% и полиметилметакрилата (ПММА) в количестве от 60 до 5 мас.%. Растворителем для электролитического раствора соли служит этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диметилкарбонат, диэтилкарбонат, N-метилпирролидон или у-бутиролактон, или их двухкомпонентная или трехкомпонентная смесь. В качестве электролитической соли для электролитического раствора соли используется литиевая соль из группы, содержащей LiClO₄, LiPF₆, и LiCF₃SO₃.

Во втором известном изобретении описан способ приготовления твердого литий-проводящего электролита, содержащего полимерную матрицу на основе полиакрилонитрила и неорганическую ионогенную соль лития. В качестве полимерной матрицы выступает сополимер полиакрилонитрила средней молекулярной массы (0,5-1,2)10⁵, содержащей более 90 мас.% звеньев акрилонитрила, в котором в качестве компонентов сополимеризации содержатся акрилатные либо метакрилатные звенья, а также звенья карбоновых кислот при следующих соотношениях компонентов (мол.%): сополимер полиакрилонитрила 83,3-66,7, ионогенная неорганическая соль лития 16,7-33,3. Способ получения твердого литий-проводящего электролита включает растворение полимера и неорганической соли лития, получение смеси их растворов, размещение смеси на подложке из политетрафторэтилена и последующую термообработку при пониженном давлении. Термообработку проводят в три стадии, а именно: I стадия — при температуре 0-25°С и давлении 1·10³ — 4·10³ Па; II стадия — при температуре 0-25°С и давлении 1-14 Па; III стадия — при температуре 45-70°С и давлении 1-14 Па.

Таким образом, известный электролит обладает сравнительно высокими и стабильными значениями электропроводности (не ниже 10^-4 Ом^-1·см^-1 при Т=18-20°С).

К недостаткам способов можно отнести большое число операций по приготовлению электролита, недостаточно высокую электропроводность получаемых электролитов.

Задачей настоящего изобретения является сокращение числа операций по приготовлению гелевого электролита (упрощение технологического процесса), а также использование в качестве исходного сырья более дешевых водных дисперсий, акрилатных латексов и их сополимеров.

Изобретение решает задачу использования новых материалов для производства гелевого электролита для литий-ионного аккумулятора, создания нового способа приготовления электролита, который по сравнению с другими способами обеспечивает упрощение технологического процесса, снижение себестоимости производства, увеличение степени осушки электродов, увеличение удельной разрядной емкости ЛИА.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологического процесса путем уменьшения количества операций и оборудования для его осуществления, уменьшение экологического риска и снижение себестоимости, взрывобезопасности и повышение удельной разрядной емкости ЛИА.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве основы гелевого электролита используются дешевые полимеры, производимые крупнотоннажными партиями, такие как полиакрилат или сополимер стирола и акрилата.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в гелевом полимерном электролите для литий-ионнго аккумулятора, получаемом из смеси дисперсии акрилата и его сополимеров и органического электролита с неорганической солью лития, приготовление смеси осуществляют совместно с ультразвуковым диспергированием, а в качестве основы используют дисперсию полиакрилата или сополимера стирола и акрилата в диполярных апротонных растворителях (ДАР), причем сушку электролита ведут до остаточной влажности 0,003 мас.% сух. в-ва.

Заявляемое техническое решение обеспечивает расширение технологических возможностей в части использования различных методов приготовления электролита, что способствует уменьшению массы аккумулятора за счет применения гибких полимерных корпусов взамен металлических, обеспечивая также снижение себестоимости за счет использования серийно выпускаемых полиакрилатов (А1100, А2001) и стирол-акрилата (А10), не требующих осуществления дополнительных операций по приготовлению гелевого электролита.

Пример осуществления заявляемого технического решения.

Для приготовления загущенного электролита использовали водные дисперсии (акрилатные латексы) полиакрилатов марок; акрилат А2001, акрилат А6000, акрилат А1100, акрилат R280, стирол/акрилат А10. Данные акрилатные латексы подвергались сушке при комнатной температуре в течение 24 ч с дальнейшем размолом в ножевом миксере. Далее проводили сушку в течение 12 ч при температуре 50°С в вакуумном шкафу при остаточном давлении 0,05 МПа. Содержание влаги, определенной по методу Фишера, не превышало 50 ppm. Далее обезвоженные полиакрилаты вносили в электролит в количестве 10-50 мас.%. В качестве электролита использовали растворы неорганических солей лития LiBF₄, LiClO₄, LiAsF₆, LiPF₆ в индивидуальных растворителях или их смесях: пропиленкарбонат (ПК), диметоксиэтан (ДМЭ), диметилкарбонат (ДМК), диэтилкарбонат (ДЭК), этиленкарбонат (ЭК). Концентрация соли составляла от 0,075 до 1,2 моль/дм³.

Полученные гелевые электролиты обладали высокой гибкостью, активная масса электродов не разрушалась при циклировании. Образуемая с помощью используемых латексов гидрофильная пространственная структура обладает высокой прочностью и проводимостью. Испытания показали, что ЛИА, изготовленные с применением заявленных гелевых электролитов, не разрушаются при многократном циклировании при плотности тока до 2C_H.

Примеры применения предложенного способа.

Гель-полимерные электролиты изготавливались с изменением применяемых веществ, рецептур (соотношений) и электролитов:

1. В атмосфере сухого бокса помещали 24 г акрилата R280 в 0,1 дм³ раствора электролита 1 моль/дм³ LiClO₄ ПК:ДМЭ 7:3. Выдерживали в атмосфере сухого бокса (влагосодержание атмосферы ниже 100 ppm) в течение 2 ч. Перемешивали на электромешалке, с одновременным диспергированием на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А в течение 5 мин. При этом в примере менялись соотношения входящих составляющих для выбора их оптимального содержания.

Диапазон изменения составляющих
Акрилат R280, % (мас. сух. в-ва)	Безводный органический растворитель (ДАР), мас.% сух. в-ва	Безводная ионогенная неорганическая соль лития, мас.% сух. в-ва	Характеристика электролита
	Электропроводность См/см		Прочность МПа
ПК	ДМЭ
20	31,5	13,5	35	3,2·10-3	9,7
30	28	12	30	2,2·10-3	15,5
55	21	9	15	0,8·10-3	18,2
60	21	9	10	2,3·10-3	20,1

Исходя из электропроводности и прочности, оптимальными являются следующие соотношения компонентов смеси, мас.% сух. в-ва:

— безводная ионогенная неорганическая соль лития: 15-30;

— безводный органический растворитель ДАР (диполярный апротонный растворитель): 30-40;

— полиакрилат или стирол-акрилат: 30-55.

В следующих примерах рецептура (соотношение компонентов) находится в этих пределах.

2. Приготовление электролита проводилось по способу 1, вместо акрилата R280 использовался стирол/акрилат А10.

3. Приготовление электролита проводилось по способу 1, вместо акрилата R280 использовался акрилат А2001.

4. Приготовление электролита проводилось по способу 1, вместо акрилата R280 использовался акрилат А6000.

5. Приготовление электролита проводилось по способу 1, вместо акрилата R280 использовался акрилат А1100.

6. Приготовление электролита проводилось по способу 1, вместо акрилата R280 использовался стирол/акрилат А10.

7. Приготовление электролита проводилось по способам 1-6, но вместо 24 г использовался от 12 до 60 г акрилата.

8. Приготовление электролита проводилось по способам 1-7, но вместо используемого в данных способах электролита использовался электролит с концентрацией соли от 0,075 до 1,2 моль/дм³.

9. Приготовление электролита проводилось по способам 1-8, но вместо используемого в данных способах электролита использовался электролит с LiBF₄.

10. Приготовление электролита проводилось по способам 1-8, но вместо используемого в данных способах электролита использовался электролит с LiAsF₆.

11. Приготовление электролита проводилось по способам 1-8, но вместо используемого в данных способах электролита использовался электролит ЭК:ДМК 1:1 (объемн.) с концентрацией LiPF₆ от 0,05 до 1,2 моль/дм³.

12. Приготовление электролита проводилось по способам 1-8, но вместо используемого в данных способах электролита использовался электролит ЭК:ДМК:ДЭК 1:1:1 (объемн.) с концентрацией LiPF₆ от 0,05 до 1,2 моль/дм³. Электропроводность полученных гелевых полимерных электролитов составила, в зависимости от состава, от 0,82·10^-3 до 2,2·10^-3 Ом^-1см^-1. Электропроводность гелевых электролитов практически линейно растет с ростом температуры в интервале от минус 30 до плюс 140°С, при этом температурный коэффициент электропроводности составляет, в зависимости от состава электролита, от 5,7 до 8,5 См/(см·K).

Способ приготовления гелевого электролита для литий-ионного аккумулятора путем смешивания дисперсии акрилата и его сополимеров, и органического электролита с неорганической солью лития, отличающийся тем, что приготовление смеси осуществляют совместно с ультразвуковым диспергированием, а в качестве основы используют дисперсию полиакрилата стирола и акрилата в органических растворителях при следующих соотношениях компонентов смеси, % (мас. сух. в-ва):

безводная ионогенная неорганическая соль лития	15-30
диполярный органический растворитель (ДАР)	30-40
полиакрилат или стирол-акрилат	30-55,

причем сушку электролита ведут до остаточной влажности 0,003% (мас. сух. в-ва).

findpatent.ru

Как эксплуатировать и заряжать гелевый аккумулятор

Для того чтобы начать разговор о преимуществах гелевого аккумулятора, нужно вначале разобраться что такое сам аккумулятор. По определению это источник тока, который многократно преобразовывает химическую энергию в электрическую и накапливает ее на продолжительный срок.

Разновидности аккумуляторов

Для бесперебойного питания используются четыре разновидности накопителей:

1. Стартерные автомобильные батареи, требующие проверки уровня электролита единожды в год и добавления дистиллированной воды по необходимости.
2. Стартерные автомобильные аккумуляторы необслуживаемые герметичные.
3. Стационарные батареи типа AGM.
4. Стационарные аккумуляторы типа GEL.

Последних две разновидности аккумуляторов можно устанавливать в жилых помещениях, а срок эксплуатации достигает 12 лет.

Absorptive Glass Mat (AGM) – распространенная технология, в которой применяется пористый заполнитель-сепаратор из стекловолокна, пропитанный электролитом, что позволяет добиться его состояния без жидкости.

Gelled Electrolite (GEL) – технология изготовления аккумуляторов, в которых состояние электролита напоминает гель. Данная субстанция получается путем добавления в него кремния. Это и есть т. н. гелевые аккумуляторы. Гелеобразный электролит в них позволяет достичь полной непроницаемости, а выделение газов осуществляется внутри разветвленной пористой системы геля. Такая технология позволяет свести обслуживание гелевого аккумулятора к нулю.

Преимущества и недостатки гелевых аккумуляторов

Плюсы

Во-первых, гелеобразный электролит не вытекает, что делает аккумулятор более безопасным и устойчивым к вибрациям. Данное качество позволяет устанавливать батарею вертикально.

Во-вторых, в отличие от кислотного электролита гелевый не разлагается, не кристаллизуется и коррозия не касается анодных пластин.

В-третьих, гелевый аккумулятор позволяет использовать его в нестандартных погодных условиях, к примеру, при –35 или при +50 градусах, а также во влажной среде.

В-четвертых, отлично держит кратковременный глубокий разряд.

В-пятых, активный материал, который используется в GEL аккумуляторах, увеличивает их емкость и сохраняет ее на стабильном уровне, что увеличивает срок эксплуатации батареи.

В-шестых, гелевый аккумулятор не выделяет газы, что в свою очередь снижает потерю массы электролита, а производительность аккумулятора возрастает.

Минусы

Эффективность рекомбинации газов в аккумуляторах со сгущенным электролитом несколько меньше (около 97%), чем в аккумуляторах типа AGM, в которых она превышает 99%.

Подвижность ионов из-за более плотной среды имеет более низкий показатель, что в свою очередь сказывается характеристике заряда-разряда гелевых аккумуляторов. Более того, при набросе нагрузки может прослеживаться частичный провал в напряжении, что приводит к активизации автоматики, защиты и неадекватному поведению всего оборудования.

Любой гелевый аккумулятор не переносит даже непродолжительного короткого замыкания. К примеру, при секундном замыкании двух полюсов обычным гаечным ключом, автомобильный гелевый аккумулятор моментально выйдет из строя.

При заряде гелевого аккумулятора током более 0,2 С10 возникает угроза «вспучивания» геля, так как эффективность рекомбинации меньше, а теплопроводность ограничена.

Высокое внутреннее сопротивление не позволяет снимать с гелевых аккумуляторов большие токи.

О некоторых особенностях автомобильных гелевых аккумуляторов можно узнать из видеоролика:

Зарядка гелевого аккумулятора

Сфера использования гелевых аккумуляторов простирается от автомобиля, сельхоз и мотто техники и солнечной батареи до многочисленных бытовых приборов. В правила эксплуатации гелевого аккумулятора входит и правильный заряд.

Когда устройство длительное время находится в простое, номинальная емкость медленно теряется и так же постепенно испаряется электролит. А так как гелевые аккумуляторы относятся к разряду необслуживаемых, то чаще всего их отправляют на свалку.

Однако, если гелевые аккумуляторы «умерли» не до конца, есть способ их «оживить». Вначале нужно провести тест, который покажет, есть ли шансы на выживание. Примечательно, что все это можно сделать своими руками.

Тест

Снять аккумулятор с устройства и замерить вольтметром остаточное напряжение. Если показатели не упали ниже 9 В, значит реанимировать батарею возможно. Нормальное напряжение колеблется в диапазоне 12,6-13,4 В.

Ремонт и восстановление

Инструментом с острым концом снять пластину или заглушки на верхней панели (зависит от типа АКБ).

Снять пробки с отверстий для залива.

Двухкубовым одноразовым шприцом набрать дистиллированную воду и при помощи иглы маленькими порциями заливать в отверстия, пока жидкость не покажется на поверхности. Дать отстояться около 3-х часов. Если вода полностью впиталась, добавить еще.

Затем, не закрывая заливные отверстия, подключить гелевую батарею к зарядному устройству, следя чтобы напряжение держалось на уровне 14-14,4 В, а величина тока не превышать 1/10 от емкости батареи. К примеру, при емкости 7 А/ч заряд тока должен быть не более 0,7 А. Превысив величину тока можно испортить гелевый аккумулятор, раздув его окончательно.

После заряда и периода отстоя должно получиться напряжение в пределах 12,6-12,8 В, тогда восстановление можно считать состоявшимся.

Отключить гелевый аккумулятор от зарядки, вытереть насухо «ловушки», закрыть резиновыми пробками и зафиксировать крышку верхней панели при помощи клея или скотча.

Для наглядности можно посмотреть видеоролик как восстановить гелевый аккумулятор:

Советы

Нужно обязательно контролировать вытекающий у заливных отверстий электролит: собирать шприцом и не допускать его выливания на борта корпуса аккумулятора.

При отсутствии прибора для зарядки, гелевая батарея присоединяется к клеммам прибора, на котором она был установлена. Остается включить прибор в электросеть.

После процедуры восстановления гелевого аккумулятора не рекомендуется класть его на бок или опрокидывать вверх тормашками.

Советы по эксплуатации

Прежде всего, нужно придерживаться правил указанных в эксплуатационном листке.

Также рекомендуется тренировать гелевый аккумулятор каждые 10 дней.

Каждые 2-3 года проводить ревизию, т.е. разбирать батарею и заправлять дистиллированной водой.

Все эти действия могут значительно увеличить срок эксплуатации гелевого аккумулятора.

avto.pro