AGM акумулятор - технологія, переваги і недоліки

Безперебійний блок живлення потрібен автомобілю не тільки для того, щоб активувати стартер і запустити мотор. Ще АКБ задіюється для аварійної підсвічування, роботи бортової системи при заглушеному моторі, а також нетривалої їзди при вийшов з ладу генератор. Найпоширенішою модифікацією акумуляторів, які використовуються в автомобілях, це свинцево-кислотні. Але у них є кілька модифікацій. Одна з них - AGM. Обговоримо деякі модифікації цих АКБ, а також їх відмінності. У чому особливість типу батарей, виконаних за технологією AGM?

Що таке AGM технологія акумуляторів?

Якщо умовно розділити акумулятори, то вони діляться на обслуговувані і необслуговувані. До першої категорії відносяться батареї, в яких з часом випаровується електроліт. Візуально вони відрізняються від другого типу тим, що зверху на них є кришки для кожної банки. Через ці отвори здійснюється заповнення нестачі рідини. У другому виді акумуляторів немає можливості додавати дистильовану воду за рахунок особливостей конструкції і матеріалів, які мінімізують утворення бульбашок повітря в ємності.

Ще одна класифікація акумуляторів стосується їх характеристик. Їх теж два типи. Перший - стартерний, а другий - тяговий. Стартерні АКБ володіють великою пусковою потужністю, і використовуються для запуску габаритних ДВС. Тяговий акумулятор відрізняється здатністю довго віддавати напругу. Така батарея встановлюється в електромобілях (правда, це не повноцінний електрокар, а в основному дитячі електромобілі та інвалідні коляски) і електроустановках, в яких не використовується пусковий струм високої потужності. Що стосується повноцінних електрокарів типу Tesla, то батарея AGM в них теж використовується, але в якості основи для бортової системи. Для роботи електромотора використовується інший тип батарей. Детальніше про те, як правильно підібрати АКБ для свого автомобіля, читайте в іншому огляді.

AGM-батарея відрізняється від класичного аналога тим, що її корпус ніяк не відкривається, а це значить, що вона відноситься до категорії необслуговуваних модифікацій. В процесі розробки необслуговуваних типів AGM АКБ вчені змогли досягти зниження кількості газів, що виділяються в завершенні зарядки. Цей ефект став можливим завдяки тому, що електроліт в конструкції знаходиться в меншій кількості і в кращому контакті з поверхнею пластин.

Особливість такої модифікації в тому, що ємність не заповнена вільним електролітом в рідкому стані, який знаходиться в безпосередньому контакті з пластинами пристрою. Позитивна і негативна пластина розділена ультратонким ізолюючим матеріалом (скловолокно і пориста папір), просоченою активним кислотним розчином.

Історія виникнення

Назва AGM походить від англійського «absorbent glass mat», що перекладається як абсорбуючий матеріал прокладки (виготовляється зі скловолокна). Сама технологія з'явилася в 70-х роках минулого століття. Компанія, яка зареєструвала патент на новинку, це американський виробник Gates Rubber Co.

Сама ідея з'явилася у одного фотографа, який задумався над тим, щоб знизити швидкість виділення кисню і водню з простору біля пластин. Один з варіантів, який йому прийшов на розум - зробити електроліт гущі. Ця характеристика матеріалу забезпечувала б краще збереження електроліту, коли АКБ перевертався.

Перші AGM-акумулятори зійшли з конвеєра в 1985 році. Цю модифікацію в основному використовували для військових літаків. Також ці джерела живлення використовувалися в системах телекомунікації і сигналізаційних установках з індивідуальним джерелом живлення.

Спочатку ємність батарей була невелика. Цей параметр варіювався в проміжку 1-30 а / ч. Згодом пристрій отримувало збільшену ємність, завдяки чому установка здатна працювати більше часу. Крім автомобілів такий різновид АКБ використовується для створення безперебійних джерел живлення та інших систем, що працюють на автономному джерелі енергії. AGM-батарея меншого обсягу може використовуватися в бесперебойніка для комп'ютерів.

Принцип роботи

Класичний кислотно-свинцевий АКБ виглядає у вигляді корпусу, розділеного на кілька секцій (банки). Кожна з них має пластини (матеріал, з якого вони виготовлені, - свинець). Вони занурені в електроліт. Рівень рідини повинен завжди покривати пластини, щоб вони не руйнувалися. Сам електроліт представляє собою розчин дистильованої води і сірчаної кислоти (детальніше про використовувані кислотах в акумуляторних батареях читайте тут).

Щоб пластини не контактували, між ними розташовані перегородки з микропористого пластика. Струм утворюється між пластинами позитивного і негативного заряду. Акумулятори AMG відрізняються від цієї модифікації тим, що між пластинами розташований пористий матеріал, просочений електролітом. Але його пори не повністю заповнені активною речовиною. Вільний простір - свого роду газовий відсік, в якому утворився водяний пар конденсується. Завдяки цьому герметичний елемент не розривається, коли виконується зарядка (при зарядці класичного обслуговується акумулятор, доки не викручувати пробки банок, так як на завершальному етапі можуть активно виділятися бульбашки повітря, і ємність може розгерметизуватися).

Що стосується хімічних процесів, що протікають в цих двох різновидах батарей, то вони ідентичні. Просто АКБ, виготовлені за технологією AGM, відрізняються конструкцією і стабільністю роботи (не потребує того, щоб власник доливав електроліт). По суті, це той же кислотно-свинцевий акумулятор, тільки завдяки поліпшеній конструкції в ньому усунені всі недоліки класичного рідинного аналога.

Працює класичне пристрій за наступним принципом. У момент споживання електрики знижується щільність електроліту. Між пластинами і електролітом відбувається хімічна реакція, результатом якої є електричний струм. Коли споживачі вибирають весь заряд, починається процес сульфатации свинцевих пластин. Його не анулюється, якщо тільки не підвищити щільність електроліту. Якщо таку батарею поставити на зарядку, то через низьку щільності вода в ємності буде нагріватися і просто википати, що прискорить руйнування свинцевих пластин, тому в запущених випадках деякі доливають кислоту.

Що стосується AGM-модифікації, то їй не страшний глибокий розряд. Причина тому в конструкції джерела живлення. Завдяки щільному контакту просоченого електролітом скловолокна пластини не піддаються сульфатации, а рідина в банках не закипає. Головне в роботі пристрою - не допускати перезарядження, який провокує посилене газоутворення.

Заряджати таке джерело живлення потрібно в такий спосіб. Зазвичай на етикетці пристрою є вказівки виробника щодо мінімального і максимального напруження зарядки. Так як така АКБ сильно чутлива до процесу зарядки, то для цього слід використовувати спеціальний зарядний пристрій, який оснащено функцією зміни напруги. Такі ЗУ забезпечують так звану «плаваючу зарядку», тобто порційну подачу електрики. Спочатку подається четверта частина номінальної напруги (при цьому температура повинна знаходитися в межах 35 градусів).

Після того як електроніка зарядного пристрою зафіксує певну величину заряду (становить близько 2.45В на кожну банку), спрацьовує алгоритм зниження напруги. Завдяки цьому забезпечується плавне закінчення процесу, і не відбувається активне виділення кисню і водню. Навіть найменше порушення цього процесу здатне в значній мірі знизити продуктивність батареї.

Ще AGM-акумулятор вимагає особливої ​​експлуатації. Так, зберігати пристрої можна абсолютно в будь-якому положенні. Особливість таких типів батарей в тому, що у них низький рівень саморозряду. За один рік зберігання ємність може втратити не більше 20 відсотків ємності (за умови, що пристрій зберігалося в сухому приміщенні при плюсовій температурі в межах від 5 до 15 градусів).

Але при цьому необхідно періодично перевіряти рівень зарядки, контролювати стан клем і берегти від вологи і пилу (це може спровокувати саморазряд пристрої). Для збереження джерела живлення необхідно уникати коротких замикань і різких стрибків напруги.

Пристрій AGM акумуляторів

Як ми вже звернули увагу, корпус у AGM повністю герметичний, тому подібні елементи відносяться до категорії необслуговуваних моделей. Замість пластикових пористих перегородок всередині корпусу між пластинами знаходиться пористе скловолокно. Це сепаратори або роздільники. Цей матеріал має нейтральну токопроводімость і взаємодія з кислотою. Його пори на 95 відсотків просякнуті активною речовиною (електроліт).

Для зниження внутрішнього опору до складу скловолокна також входить невелика кількість алюмінію. Завдяки цьому пристрій здатний підтримувати швидку зарядку і віддавати енергію, коли це необхідно.

Також як і звичайна батарея, AGM-модифікація теж складається з шести банок або резервуарів з індивідуальним комплектом пластин. Кожна група з'єднується з відповідним висновком акумулятора (плюсовим або мінусовим). Кожна банку видає напругу в два вольта. Залежно від типу батареї пластини можуть розташовуватися не паралельно, а згорнуті в рулон. У такому виконанні акумулятор буде мати циліндричну форму банок. Цей тип батарей має високу міцність і вібростійкою. Ще одна перевага в таких модифікаціях - їх розряд може видавати мінімум 500, і максимум 900А (в звичайних акумуляторах цей параметр знаходиться в межах 200А).

1) Пробка з клапанами безпеки і кришка з єдиним газовідводом; 2) Більш товсті і міцні корпус і кришка; 3) Блок пластин; 4) Напівблоків негативних пластин; 5) Негативна пластина; 6) Негативна решітка; 7) Фрагмент абсорбованого матеріалу; 8) Позитивна пластина з сепаратором зі скловолокна; 9) Позитивна решітка; 10) Позитивна пластина; 11) Напівблоків позитивних пластин.

Якщо розглядати класичний акумулятор, то зарядка провокує утворення бульбашок повітря на поверхні пластин. Через це електроліт гірше контактує зі свинцем, а це погіршує роботу джерела живлення. Такої проблеми в покращеному аналогу немає, так як скловолокно забезпечує постійний контакт електроліту з пластинами. Щоб надлишок газу не став причиною розгерметизації пристрої (таке буває, коли неправильно виконується зарядка), в корпусі є клапан для їх скидання. Додатково про те, як правильно заряджати акумулятор, читайте окремо.

Отже, основними елементами конструкції AGM-акумуляторів є:

• Герметичний корпус (виготовлений із пластику, стійкого до впливу кислоти і витримує постійні вібрації з невеликими ударами);
• Пластини для позитивного і негативного заряду (вони виготовляються з чистого свинцю, до складу якого можуть входити кремнієві присадки), які паралельно з'єднані з вивідними клемами;
• Микропористого скловолокна;
• Електроліту (заповнює 95% пористого матеріалу);
• Клапани для видалення надлишку газу;
• Позитивна і негативна клеми.

Що стримує поширення AGM

Згідно з деякими даними, в світі виробляється близько 110 мільйонів акумуляторних батарей в рік. Незважаючи на велику ефективність у порівнянні з класичними кислотно-свинцевими аналогами, вони займають лише невелику частку продажів на ринку. І тому є кілька причин.

1. Не кожна компанія, що займається виробництвом АКБ, виготовляє джерела живлення за даною технологією;
2. Вартість таких батарей порядком вище звичайних типів пристроїв (за три-п'ять років експлуатації автомобілісту не важко назбирати пару сотень доларів на новий рідинний акумулятор). Зазвичай вони дорожче в два-два з половиною рази;
3. Пристрій з ідентичною ємністю буде значно важче і об'ємніший в порівнянні з класичним аналогом, а не кожна модель автомобіля дозволяє розмістити під капотом збільшену батарею;
4. Такі пристрої дуже вимогливі до якості зарядного пристрою, який теж коштує великих грошей. Класична зарядка здатна зіпсувати таку батарею в лічені години;
5. Не кожен тестер здатний визначити стан такого акумулятора, тому для обслуговування електричного джерела доводиться шукати спеціалізоване СТО;
6. Щоб в процесі роботи генератор видавав необхідну для адекватної підзарядки АКБ напруга, цей механізм теж доведеться міняти в машині (детально про те, як працює генератор, читайте в іншій статті);
7. Крім негативного впливу сильних морозів пристрій також погано переносить високі температури. Тому підкапотний простір в літній період має добре провітрюватися.

Ці причини змушують автомобілістів задуматися: а чи варто взагалі купувати настільки складний акумулятор, якщо за ті ж гроші можна купити дві прості модифікації? З огляду на потреби ринку, виробники не ризикують випускати велику кількість продукції, яка буде просто припадати пилом на складах.

Основні види свинцево-кислотних АКБ

Так як основний ринок збуту акумуляторів - це автомобільна промисловість, то і адаптуються вони в основному під автотранспорт. Головний критерій, за яким підбирається джерело живлення - загальне навантаження всієї електросистеми і приладів автомобіля (той же параметр стосується підбору генератора). Так як в сучасних автомобілях використовується велика кількість бортової електроніки, багато моделей вже не комплектуються стандартними акумуляторами.

Рідинні моделі в деяких ситуаціях вже не здатні впоратися з подібним навантаженням, а AGM-модифікації цілком з цим справляються, так як їх ємність може в два-три рази перевищувати ємність стандартних аналогів. Плюс деякі сучасні автовласники не готові витрачати час на обслуговування джерел живлення (хоча вони не вимагають особливого догляду).

У сучасному автомобілі може використовуватися один з двох типів акумуляторів. Перший - це не обслуговуються рідинний варіант. У ньому замість сурм'яних пластин використовуються кальцієві. Другий - вже знайомий нам аналог, виготовлений за технологією AGM. Деякі автомобілісти плутають цей тип акумуляторів з гелевими. Хоча вони зовні можуть бути схожі, насправді це різні типи пристроїв. Детально про гелевих батареях розповідається тут.

Як поліпшеного аналога класичного рідинного АКБ на ринку зустрічаються модифікації, виконані за технологією EFB. Це такий же рідинний свинцево-кислотний джерело живлення, тільки заради запобігання сульфатации плюсових пластин вони додатково обгорнуті в пористий матеріал і поліестеру. Завдяки цьому збільшується робочий ресурс стандартної батареї.

Застосування AGM акумуляторів

AGM-акумулятори часто використовуються в автомобілях, оснащених системою Старт / Стоп, так як вони володіють значною ємністю в порівнянні з класичними рідинними джерелами живлення. Але автомобільна промисловість - не єдина сфера, в якій застосовуються AGM-модифікації.

Різні системи з автономним живленням нерідко оснащуються батареями типу AGM або GEL. Як вже було сказано раніше, в якості джерела електрики для самохідних інвалідних колясок і дитячого електротранспорту використовуються саме такі батареї. У будь-якому випадку електроустановка з індивідуальним безперебійним джерелом живлення на шість, 12 або 24 вольта може брати енергію з даного пристрою.

Ключовий параметр, за яким можна визначити, який АКБ використовувати, це тягові характеристики. Рідинні модифікації погано справляються з таким навантаженням. Прикладом тому служить робота аудіосистеми в машині. Рідинна батарея може спокійно запускати мотор кілька разів, а магнітола розрядить її за пару годин (про те, як правильно підключити магнітолу з підсилювачем, читайте окремо), Хоча споживана потужність цих вузлів сильно відрізняється. З цієї причини класичні джерела живлення використовуються в якості стартових.

Переваги AGM акумуляторів і технології

Як вже було сказано, відміну AGM від класичних АКБ тільки в конструкції. Розглянемо, в чому переваги вдосконаленої модифікації.

1. Чи не боїться глибоких розрядів. Будь-яка батарея погано переносить сильний розряд, а для деяких модифікацій цей фактор просто згубний. У разі стандартних джерел живлення критично на їх ємності позначається частий розряд нижче 50 відсотків. Зберігати в такому стані АКБ не можна. Що стосується AGM типів, то вони без серйозної шкоди переносять втрату енергії приблизно на 20 відсотків більше в порівнянні з класичними батареями. Тобто багаторазовий розряд до рівня в 30 відсотків чи не позначиться на продуктивності батареї.
2. Чи не боїться сильних нахилів. Завдяки тому, що корпус акумулятора герметичний, електроліт не виливається з ємності при її перекиданні. Абсорбований матеріал не дає робітникові речовини вільно переміщатися під дією гравітації. Але при цьому батарею можна зберігати або експлуатувати в перевернутому стані. Причина тому - в такому положенні природне видалення надлишку газу через клапан не буде можливим. Клапани скидання виявляться внизу, а сам повітря (його освіту можливо при порушенні процесу зарядки - перезаряд або використання пристрою, що видає некоректний номінал напруги) буде переміщатися вгору.
3. Не потребує обслуговування. Якщо акумулятор експлуатується в автомобілі, то процес поповнення обсягу електроліту НЕ трудомісткий і не шкідливий. Коли откручиваются кришки банок, з ємності в невеликій кількості виходять пари сірчаної кислоти. З цієї причини обслуговувати класичні батареї (в тому числі і заряджати їх, так як в цей момент банки повинні бути відкритими) потрібно в добре провітрюваному приміщенні. Якщо АКБ експлуатується в житлових умовах, то для обслуговування такий пристрій потрібно виносити з приміщення. Існують електричні установки, які використовують зв'язку з великої кількості акумуляторів. В цьому випадку їх експлуатація і обслуговування в закритому приміщенні небезпечна для здоров'я людини, тому в подібних випадках використовуються АКБ, виготовлені за технологією AGM. Випаровування електроліту в них проходить лише при порушенні процедури зарядки, а обслуговувати їх не потрібно протягом усього робочого ресурсу.
4. Не схильні до сульфатации і корозії. Так як в процесі роботи і правильної зарядки електроліт НЕ закипає і не випаровується, пластини пристрою знаходяться в постійному контакті з робочою речовиною. Завдяки цьому процес руйнування в таких джерелах живлення не відбувається. Винятком є ​​та ж некоректна зарядка, в процесі якої порушується рекомбінація газів, що виділяються і випаровування електроліту.
5. Чи не боїться вібрацій. Незалежно від положення корпуса АКБ, електроліт постійно контактує з пластинами, так як скловолокно щільно притискається до їх поверхні. Завдяки цьому ні дрібні вібрації, ні тряска не провокують порушення контакту цих елементів. З цієї причини подібні батареї можна спокійно використовувати на автомобілях, які часто їздять по пересіченій місцевості.
6. Більш стійкі при підвищених і знижених температурах навколишнього середовища. У пристрої AGM-батарей немає вільної води, яка могла б замерзнути (в процесі кристалізації рідина розширюється, що часто є причиною розгерметизації корпусів) або випаруватися в процесі експлуатації. З цієї причини вдосконалений тип джерел живлення залишається стабільним при морозах в -70 градусів і спеці в +40 за Цельсієм. Правда, на морозах розряд відбувається так само швидко, як і в разі класичних акумуляторів.
7. Швидше заряджаються і віддають вищий струм за короткий проміжок часу. Другий параметр дуже важливий при холодному запуску ДВС. В процесі роботи і зарядки такі пристрої не сильно нагріваються. Для ілюстрації: під час зарядки звичайної батареї около20 відсотків енергії перетворюється в тепло, а в модифікаціях AGM цей параметр знаходиться в межах 4%.

Недоліки батарей з технологією AGM

Незважаючи на таку кількість плюсів, у акумуляторів типу AGM є і суттєві недоліки, через які пристрої ще не набули масового застосування. У цей список входять такі чинники:

1. Хоча деякі виробники і налагодили серійне виробництво подібної продукції, її вартість поки в два рази перевищує класичний аналог. На даний момент технологія ще не отримала коректних поліпшень, які дозволили б знизити вартість продукції без шкоди для її продуктивності.
2. Наявність додаткових матеріалів між пластинами робить конструкцію габаритні, а разом з тим і важче в порівнянні з рідинними АКБ тієї ж ємності.
3. Щоб коректно зарядити пристрій, потрібна спеціальна зарядка, яка теж коштує пристойних грошей.
4. Процес зарядки потрібно контролювати, щоб не допустити перезаряд або неправильну подачу напруги. Також пристрій сильно боїться коротких замикань.

Як видно, AGM АКБ мають не так вже й багато негативних моментів, але це істотні причини, за якими автомобілісти не наважуються їх використовувати в своєму транспорті. Хоча в деяких областях вони просто незамінні. Прикладом цього є великі електричні блоки з індивідуальними безперебійним джерелом живлення, накопичувальні станції, що працюють від сонячних панелей і т.д.

На завершення огляду пропонуємо невелике відео-порівняння трьох модифікацій акумуляторів:

ЗА № 26: EFB, GEL, AGM плюси і мінуси автомобільних акумуляторів!

Питання та відповіді:

У чому різниця між AGM та звичайним акумулятором? Від звичайного кислотного акумулятора AGM ще важче. Він чутливий до перезаряду, заряджати його потрібно особливою зарядкою. AGM-батареї, що не обслуговуються.

Навіщо AGM акумулятор? Це джерело живлення не потребує обслуговування, тому зручніше у використанні на іномарках. Конструкція корпусу акумулятора дозволяє встановлювати її вертикально (герметичний корпус).

Що означає AGM на акумуляторі? Це абревіатура сучасної технології виготовлення свинцево-кислотних джерел живлення (Absorber Glass Mat). Батарея відноситься до того ж класу, що і гелевий аналог.