Fórum ElektroLab.eu

Pokročilé technológie olovených akumulátorov - gél a AGM

Pokročilé technológie olovených akumulátorov - gél a AGM
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  568 zobrazení
1
 0
Batérie a akumulátory

Aj napriek rastúcej obľube lítiových batérií sú olovené akumulátory stále v hre. Bodujú priaznivou cenou a s ich používaním sú dlhoročné skúsenosti. Ako sa líši gélový akumulátor a akumulátor s viazaným elektrolytom?

Gélové akumulátory

Prvé gélové typy olovených akumulátorov boli vyvinuté v 50. rokoch 20. storočia nemeckou firmou Sonnenschein sa stali populárne až v 70. rokoch. Zmiešaním kyseliny sírovej sa silikagélom sa kvapalný elektrolyt premení v polotuhú pastu a vzniknutý gél je bezúdržbový. Batérie typu AGM, ktoré sa objavili začiatkom 80. rokov, ponúkajú podobné správanie ako ty gélové, ale disponujú mierne odlišnými vlastnosťami, preto sa každý z týchto dvoch systémov hodí pre určité využitie. Gélové akumulátory sa zvyčajne používajú pre veľké i malé záložné zdroje (UPS), zatiaľ čo batérie typu AGM si vybojovali miesto na trhu v oblasti štartovacích a trakčných batérií. Gélové a AGM batérie patria do skupiny ventilom riadených olovených akumulátorov (VRLA), ktoré sú na rozdiel od tradičných olovených akumulátorov so zaplavenými elektródami bezúdržbové.

Gélový akumulátor zvyčajne vydrží dlhšie ako batéria typu AGM. Jedným z dôvodov je lepší prenos tepla do okolia (gélový separátor teplo vedie, zatiaľ čo sklená rohož batérie AGM pôsobí ako izolant). Ďalšou výhodou gélu je zaoblená krivka výkonovej charakteristiky, ktorá batériu umožňuje zotrvať v oblasti vysokého výkonu po väčšinu svojej životnosti, až ku koncu životnosti dôjde k náhlemu poklesu; na rozdiel od batérie typu AGM, ktorej výkon klesá postupne.

Gél je obľúbený aj preto, že dobre funguje pri vysokých teplotách okolitého prostredia a je preto menej náchylný k sulfatácii ako iné systémy, ale vyžaduje správne nabíjacie a plávajúce napätie. Naopak batérie typu AGM sú lepšie pri nízkych teplotách, vďaka nízkemu vnútornému odporu lepšie dodávajú prúd. Počet cyklov by mal byť u gélových akumulátorov vyššia ako u batérií AGM, tajomstvo spočíva v tom, že gélový akumulátor obsahuje vďaka svojmu návrhu viac kyseliny. Z dôvodu vysokého vnútorného odporu sa gélové akumulátory nepoužívajú pre vysokoprúdové zariadenia.

Jedným z kľúčov k zostaveniu dobrého gélového akumulátora je konštrukcia ventilu. Malé a ekonomické gélové akumulátory používajú ventil pozostávajúci z kaučuku EPDM (EPDM je skratkou pre etylén - propylén - dién - monomér). Vysoko kvalitné veľké gélové batérie pre použitie pri vysokých i nízkych teplotách používajú prepracovanejšie riešenie ventilu, aby bolo dosiahnuté lepšieho zadržiavania vlhkosti.

Z hľadiska vhodnosti a nákladov je olovený akumulátor sa zaplavenými elektródami najtrvanlivejší pri použití v pohotovostnom režime, ale je tiež najdrahším a vyžaduje údržbu v podobe doplňovania vody. Gélový typ je lacnejší ako zaplavený a je preferovaný pre záložné zdroje hromadných oznamovacích prostriedkov. AGM batéria vychádza lacnejšie a znesie vyššie zaťaženie ako gélový akumulátor. Oba systémy majú sľubnú budúcnosť a budú naďalej využívané pre pohotovostné použitie, kde len obmedzene dochádza k hlbokému vybitiu. Tabuľka 1 sumarizuje výhody a nevýhody gélového akumulátora oproti iným systémom olovených akumulátorov.

Výhody Bezúdržbový; je ho možné inštalovať v ľubovoľnej polohe; pomalé samovybíjanie
Vďaka svojej schopnosti prenášať teplo do okolia vydrží dlho
Výkon zostává vysoký až do konca životnosti, potom prudko klesá
Zlúčením kyslíka a vodíka vyrába vodu
Bezpečná obsluha, znáša nesprávné používanie bez následkov; vysychá menej než typ AGM
Vysoký počet cyklov, odolný voči nesprávnému použitiu a teplu
Je k dispozícii rozsiahlá ponuka veľkostí akumulátorov
Nevýhody Vyššie výrobné náklady než u batérie typu AGM, ale je lacnejší než akumulátor so zaplavenými elektródami
Citlivý na prebíjanie (ale AGM je ešte citlivejší)
Merná hustota energie a záťažový prúd dosahujú nie príliš vysokých hodnôt
Dochádza k uvoľňovaniu plynov, takže je nutná ventilácia
Musí byť skladovaný v nabitom stave (ale nie je to tak kritické ako v prípade akumulátora so zaplavenými elektródami)

 

Akumulátory s viazaným elektrolytom

Technológia AGM (= skratka pre absorbent glass mat) sa stala populárnou začiatkom 80. rokov vo forme bezúdržbového akumulátora pre vojenské letectvo, vozidlá a záložné zdroje (UPS). Tieto akumulátory mali nižšiu hmotnosť a lepšiu spoľahlivosť. Kyselina sírová je vsiaknutá do veľmi jemnej sklenej rohože, vďaka čomu nehrozí únik elektrolytu. Tým je umožnená preprava bez obmedzenia pre nebezpečné materiály. Elektródy môžu byť ploché, aby sa podobali štandardnému olovenému akumulátora so zaplavenými elektródami v obale obdĺžnikového tvaru; môžu byť ale tiež zmotané do článku valcového tvaru.

Typ AGM má veľmi nízky vnútorný odpor, v prípade potreby je schopný dodať veľký prúd a ponúka relatívne dlhú životnosť, a to aj v prípade opakovaného hlbokého vybitia. Akumulátor typu AGM je bezúdržbový, poskytuje dobrú spoľahlivosť z hľadiska svojich elektrických vlastností a je ľahší ako olovený akumulátor sa zaplavenými elektródami. Zatiaľ čo bežné olovené akumulátory vyžadujú úplné nabitie každých šesť mesiacov kvôli prevencii sulfatácie, batérie typu AGM sú menej náchylné k sulfatácii a môžu byť dlhšiu dobu uskladnené bez nutnosti nabitia. Táto batéria dobre obstojí pri nízkych teplotách a jej samovybíjanie je pomalé.

Hlavnými výhodami akumulátora s viazaným elektrolytom je rýchlosť nabíjania, ktoré je až 5-krát rýchlejšie ako pri type so zaplavenými elektródami, a schopnosť opakovaného hlbokého vybitia. Akumulátor typu AGM možno vybiť z 80%, zatiaľ čo u akumulátora sa zaplavenými elektródami je pre dosiahnutie rovnakej životnosti odporúča vybitie iba z 50%. Nevýhodou je nepatrne nižšia merná hustota energie a vyššie výrobné náklady ako u akumulátora sa zaplavenými elektródami.

Väčšina batérií typu AGM je strednej veľkosti v rozmedzí 30 až 100 Ah. Môžeme ich nájsť aj u záložných zdrojov, veľké a malé pre stacionárne a trakčné použitie. Často sú zostavené na mieru a nájdeme ich v luxusných autách, kde okrem motora dodávajú energiu energeticky náročným doplnkom, ako je vyhrievanie sedadiel, volantu, zrkadiel a čelného skla. NASCAR a iné automobilové súťaže volia výrobky s AGM, pretože sú odolné proti vibráciám.

Batérie typu AGM sa tiež zvyčajne používajú u motoriek. Vďaka hermetickému uzavretiu sa znižuje riziko úniku kyseliny v prípade nehody, znižuje sa hmotnosť pri zachovaní výkonu a je možné umiestniť batériu aj v naklonenej polohe. Vďaka dobrým vlastnostiam pri nízkych teplotách sa batérie typu AGM používajú aj pri motorových člnov, v obytných autách a u robotických strojov.

Batérie AGM začína zasahovať aj do funkcie štart-stop. Klasický typ sa zaplavenými elektródami jednoducho nie je dostatočne odolný a opakované vybíjanie / nabíjanie spôsobuje prudký pokles kapacity po iba dvoch rokoch užívania.

Rovnako ako ostatné gélové a zapuzdrené jednotky sú aj batérie typu AGM citlivé na prebitie. Nabíjanie pri 2,4 V na článok (a vyššie) je v poriadku; avšak plávajúce napätie by malo byť obmedzené na 2,25 až 2,30 V na článok (letné teploty môžu vyžadovať nižšie napätie). Automobilové nabíjacie systémy pre olovené akumulátory sa zaplavenými elektródami majú zvyčajne plávajúce napätie pevne nastavené na 14,4 V (2,4 V na článok); priama výmena za bezúdržbovou jednotku by mohla pri dlhej jazde spôsobiť prebitie batérie.

Batérie typu AGM aj ostatné bezúdržbové akumulátory nemajú rady teplo a nemali by byť umiestnené v blízkosti motora a jeho súčastí. Výrobcovia odporúčajú zastaviť nabíjanie, keď jadro batérie dosiahne teplotu 49 °C. Tabuľka 2 uvádza výhody a obmedzenia akumulátora s viazaným elektrolytom (AGM).

Výhody Odolný proti vytečeniu vďaka vsiaknutému elektrolytu do špeciálnej rohože
Vysoký merný výkon, nízký vnútorný odpor, reaguje na zaťaženie
Nabíjanie je až 5-krát rýchlejší než u typu so zaplavenými elektródami
Lepšia životnosť než u akumulátora so zaplavenými elektródami
Zadržovanie vody (reakciou kyslíka a vodíka vznikne voda)
Odolnosť voči vibráciám vďaka zdvojenej konštrukcii
Dosahuje dobrých vlastností pri nízkých teplotách
Menší sklon k sulfatácii, ak nie je batéria pravidelne nabíjaná naplno
Obsahuje menej elektrolytu a olova než typ so zaplavenými elektródami
Nevýhody Vyššie výrobné náklady než u typu so zaplavenými elektródami (ale je lacnejší než gelový akumulátor)
Citlivý na prebitie (gel má menšiu toleranciu než typ AGM)
Kapacita postupne klesá (u gelového typu je pokles prudký a náhlý)
Nízká merná hustota energie
Musí sa skladovať v nabitom stave (ale pokiaľ nie je plne nabitý, netrpí tím toľko ako typ so zaplavenými elektródami)

 

Zdroje :

Battery university: BU-201b: Gel Lead Acid Battery [online]. [cit. 2017-07-11]. Dostupné z:
http://batteryuniversity.com/learn/article/bu_201b_gel_lead_acid_battery

Battery university: BU-201a: Absorbent Glass Mat (AGM) [online]. [cit. 2017-07-11]. Dostupné z:
http://batteryuniversity.com/learn/article/absorbent_glass_mat_agm



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis