Достижением последних десятилетий явилось создание герметизированных свинцовых аккумуляторов.
Характерной особенностью герметизированных аккумуляторов является применение в них неподвижного (фиксированного) электролита. Благодаря этому работа клапанного устройства не зависит от расположения аккумулятора, обеспечивая непроливаемость электролита, а также надежный контакт его с активными материалами электродов.
Электролит в герметизированных аккумуляторах, как загущенный, так и абсорбированный, чаще всего заполняется под вакуумом, что обеспечивает полное заполнение пор активных материалов и сепараторов.
Главным преимуществом герметизированных аккумуляторов перед обычными (наливными) аккумуляторами является тот факт, что в процессе эксплуатации из них практически не выделяется водород, кислород и аэрозоли сернокислотного электролита. Это позволяет практически исключить загазованность помещений, в которых устанавливаются аккумуляторные батареи и тем самым исключить возможность возникновения взрыва гремучей смеси.
Поэтому допускается эксплуатация герметизированных аккумуляторов в помещениях с естественной вентиляцией.
Кроме того герметизированные аккумуляторы с загущенным электролитом могут устанавливаться в любом положении, что облегчает условия их обслуживания. Отсутствует риск вытекания серной кислоты.
Герметизированные аккумуляторы с загущенным электролитом не подвержены его расслоению в отличие от аккумуляторов с жидким электролитом, в том числе и аккумуляторов AGM.
Другим немаловажным преимуществом герметизированных аккумуляторов является их низкий саморазряд. Минимальный саморазряд аккумуляторов позволяет уменьшить расход электроэнергии на поддержание аккумуляторной батареи в заряженном состоянии, а также уменьшить трудоемкость их обслуживания.
Герметизированные свинцовые аккумуляторы могут разряжаться различными режимами вплоть до стартерных, а также импульсных токов, в 300 раз превышающих ток 20-часового разряда.
Наряду с перечисленными преимуществами герметизированные аккумуляторы имеют и недостатки:
- высокая чувствительность к пульсации напряжения;
- могут входить в режим терморазгона;
- невозможность измерить плотность электролита;
- герметизированные аккумуляторы более чувствительны к повышенному напряжению постоянного подзаряда. При повышении этого параметра в аккумуляторах начинают открываться газовые клапаны, что приводит к высыханию электролита и вследствие этого к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора и, следовательно, к снижению его емкости.
Батареи с абсорбированным электролитом по конструкции мало отличаются от батарей с гелеобразным электролитом. Непроливаемость электролита достигается за счет абсорбции жидкого сернокислотного электролита в порах микропористых сепараторов, а также в порах активных масс. Сепараторы состоят из стеклянных волокон с объемной пористостью более 90%.
Проблема герметизации свинцового аккумулятора является более сложной, чем герметизация щелочных аккумуляторов. Во-первых, потенциалы электродов свинцового аккумулятора находятся за пределами устойчивого состояния воды, а, следовательно, с точки зрения термодинамики возможно выделение водорода и кислорода при любом состоянии аккумулятора (заряде, разряде, хранении).
Во-вторых, электролит свинцового аккумулятора является активным материалом и его количество нельзя снизить до минимального, как это имеет место в щелочных системах.
Относительно высокое содержание электролита (3,66 г/Ач) определяет величину межэлектродного зазора, соизмеримую с толщиной электродов, что существенно затрудняет процесс газопереноса.
Наконец, использование полимерных корпусов в свинцовых аккумуляторах, в отличие от металлических, применяемых в щелочных аккумуляторах, не позволяет повысить давление кислорода в газовой фазе.
В герметизированных аккумуляторах, в отличие от обычных, дополнительно протекает восстановление кислорода. При этом необходимо, чтобы весь выделившийся на положительных электродах кислород восстанавливался на отрицательных электродах. Поэтому в герметизированных аккумуляторах кислороду легче подниматься вдоль положительных электродов, чем диффундировать через электролит к отрицательным электродам.
Считается, что скорость окисления водорода на три порядка меньше скорости восстановления кислорода. Поэтому для герметизированного аккумулятора важно снизить до минимума скорость выделения водорода, так как полностью исключить его выделение невозможно. По этой причине свинцовый аккумулятор не может быть полностью герметичным без использования дополнительных рекомбинационных или газопоглощающих устройств.
Итак, потребители стационарных свинцовых аккумуляторов убедились, я думаю, в преимуществах герметизированных аккумуляторов.
Более сложный вопрос заключается в том, какой тип герметизированного аккумулятора выбирать: с загущенным электролитом (гель-аккумуляторы) или с абсорбированным (AGM-аккумуляторы).
При выборе типа герметизированного аккумулятора рекомендуем руководствоваться следующими соображениями. Немаловажное значение имеют габариты аккумулятора. Известно, что в крупногабаритных аккумуляторах происходит расслоение электролита по высоте. Электролит с более высокой плотностью оказывается за счет действия гравитационных сил в нижней части аккумулятора, в верхней располагается электролит меньшей плотности. Естественно, возникает разница в величине электродвижущей силы верхней и нижней частей блока электродов, что приводит к ускоренному саморазряду нижней части аккумулятора и в итоге к потере емкости. Поэтому высоту аккумуляторов с абсорбированным электролитом ограничивают, как правило, величиной, равной
Режим разряда во многом определяет выбор типа источника тока, а точнее его внутреннее сопротивление. Известно, что внутреннее сопротивление аккумуляторов с загущенным электролитом превышает эту величину для аккумулятора типа AGM вследствие большей вязкости загущенного электролита. Поэтому последние аккумуляторы более предпочтительны для эксплуатации при коротких и импульсных режимах разряда.
Провал напряжения, особенно в начальный момент разряда для аккумуляторов с абсорбированным электролитом окажется меньше этой величины для GEL-аккумуляторов.
Как известно внутреннее сопротивление свинцовых аккумуляторов во многом определяется температурой электролита. Естественно, более низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление свинцового аккумулятора. Однако принципиальной разницы в увеличении внутреннего сопротивления при низких температурах электролита между AGM- и гель- аккумуляторами нет.
Наибольшая разница между указанными типами герметизированных аккумуляторами имеет место в сроке службы, как по количеству циклов, так и по времени эксплуатации. Наибольший срок службы характерен для аккумуляторов с загущенным электролитом.
При приведении в действие сухих аккумуляторов для гель-аккумуляторов требуется не менее 24 часов после заливки аккумуляторов электролитом до включении в заряд. За этот период происходит формирование структуры гелеобразного электролита.
Таким образом, при выборе типа герметизированного аккумулятора для эксплуатации на различных объектах, использующих стационарные аккумуляторы, важно учитывать следующие факторы: габариты и требуемую номинальную емкость аккумуляторов, режим эксплуатации, срок службы (по годам и по циклам).
Специалисты ООО «НПП Источник», имеющие большой опыт в разработках, производстве и эксплуатации, в том числе и стационарных аккумуляторов, готовы оказать квалифицированную помощь.
