Какая разница между AGM, гелевой и обычной жидкокислотной батареей?
Какая разница между AGM, гелевой и обычной жидкокислотной батареей?
Многие путают и называют аккумуляторы с абсорбированным электролитом гелевыми. Но это не так, просто две разные технологии производства аккумуляторов, решали одни и те же задачи, но нашли разное применение в технике.
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи со времени их изобретения и до сих пор остаются самыми надежными, долговечными и не требующими больших эксплуатационных затрат химическими источниками тока в автомобилях. В настоящее время производятся и активно эксплуатируются аккумуляторные батареи трех типов.
1. Батареи первого поколения — батареи с жидким электролитом.
Активной массой положительного электрода обычной автомобильной батареи служит двуокись свинца, отрицательного — чистый свинец, а электролитом — водный раствор серной кислоты. При разряде батареи активные массы пластин вступают в химическую реакцию с электролитом, вырабатывая электрический ток. При этом они преобразуются в сульфат свинца, а в электролит выделяется вода. При заряде происходит обратный процесс.
Для повышения твердости и коррозионной стойкости электродов свинцовые решетки, удерживающие активную массу, сначала легировали добавками сурьмы и мышьяка. Но сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. Такое неудобство, как необходимость обслуживания классических батарей, заставила производителей искать способы упрощения эксплуатации. Сначала было снижено содержание сурьмы в пластинах, затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Гибридные АКБ продолжали требовать долива воды, но уже гораздо реже. Применение кальция в положительных пластинах привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, кальциевые батареи имеют другой недостаток: они плохо переносят глубокие разряды. Чтобы повысить устойчивость АКБ к глубоким разрядам, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро (Ag). Так возникли самые распространенные на сегодняшний день необслуживаемые автомобильные АКБ.
2. Батареями второго поколения стали герметизированные гелевые батареи (Gelled Electrolite).
В таких батареях кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии 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.
Однако 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. Батареи с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки при коротких режимах. 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.
Батареи типа GEL наиболее устойчивы к глубоким разрядам и не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы при нормальных условиях эксплуатации. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.
В качестве автомобильных аккумуляторов большого распространения гелевые батареи не получили по причине очень высоких требований к бортовому электрооборудованию и из-за резкого падения пускового тока на холоде. Но широко применяются в качестве резервных источников питания в сфере телекоммуникаций.
3. Батареи третьего поколения — это герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом. Технология называется AGM (Absorptive Glass Mat).
AGM-технология вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, размещенных между электродами. 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. Принцип рециркуляции такой же, как у гелевых АКБ: блуждая по порам сепаратора, газы успевают «вернуться» в электролит, не покидая корпус аккумулятора. Таким образом, AGM батареи также не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации.
Конструкция AGM батарей позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. Они нечувствительны к колебаниям температуры, долговечны и виброустойчивы.
Но главное преимущество таких батарей — в стойкости к глубоким разрядам. Происходит это за счет повышенной плотности сборки блока пластин и удержания активной массы. Электролит «связан», и разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием с последующим окислением пластин, как это случается с традиционными АКБ.
Но, как и гелевые, AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, только причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них. Поэтому единственным условием для длительной эксплуатации такого рода аккумуляторов в автомобиле является правильный выбор зарядного устройства и контроль за работой генератора.
Какой аккумулятор лучше: гелевый, кислотный или AGM?
Рано или поздно каждый автовладелец сталкивается с необходимостью замены аккумулятора. И, вроде бы, в этом нет ничего сложного — покупай новый и ставь на место старого. Но, придя в магазин, автолюбитель сталкивается с проблемой: какую АКБ выбрать? Ассортимент пестрит разнообразными моделями, отличающимися не только фирмой-производителем и ценой, но и устройством.
Сегодня на рынке представлено три разновидности батареи: кислотная, гелевая, AMG. Несмотря на то что принцип работы источников питания одинаковый, между ними есть некоторые отличия. Эти черты наделяют батареи особыми свойствами, достоинствами и недостатками, на которые необходимо обращать внимание при выборе подходящей модели.
Свинцово-кислотные АКБ с жидким электролитом
Эта самая широко распространённая разновидность автомобильных АКБ. Её конструкция и принцип функционирования почти не подверглись изменениям с момента изобретения.
Особенности устройства и принцип работы
В корпус заключено шесть банок, которые отделены друг от друга. В каждый из промежутков помещены свинцовые полоски, залитые электролитом. Пластины отличаются полярностью — положительный катод и отрицательный анод.
Помимо свинца, они могут содержать другие элементы, например кремний или сурьму. Между пластинами располагаются сепараторы — разделительные прокладки с пористой структурой. Они предназначены для защиты устройства от короткого замыкания (КЗ). Каждый отсек выдаёт напряжение около 2 В. Получается, что суммарная мощность всех банок составляет 12 В.
Справка. Электролит (католит) — смесь соляной или серной кислоты и дистиллированной воды, в соотношении 35%:65%.
Внутри банок протекает постоянная химическая реакция между PbO2, из которого состоят пластинки, и HCl или H2SO4. Расходуемая кислота при этом испаряется, а плотность раствора снижается — происходит разряд батареи. Чтобы запустить обратный процесс, аккумулятор подключают к внешнему зарядному устройству или генератору.
Преимущества и недостатки
Большая популярность свинцово-кислотных аккумуляторов объясняется рядом положительных характеристик:
Не обошлось и без недостатков:
Справка. Первый свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор появился в 1859 году.
Особенности гелевых АКБ
Принцип работы гелевых разновидностей аналогичен свинцовому варианту. Разница заключается в том, что используемый для химической реакции раствор находится не в жидком, а гелеообразном состоянии. Такая структура достигается за счёт добавления смеси силикатного геля и кремния, который помогает удерживать кислотный раствор внутри ёмкостей. Также он играет роль сепаратора: разделяет полярно заряженные пластинки.
Справка. Пластины в гелевых АКБ изготовлены из чистого свинца без примесей других металлов.
Пластины и гель располагаются плотно друг к другу, благодаря чему достигается низкие значения сопротивления, короткое время зарядки, высокая исходящая мощность.
Преимущества и недостатки
Плюсов у гелевых моделей больше, чем минусов:
Справка. Поскольку доливать дистиллированную воду не требуется, гелевые разновидности относятся к классу необслуживаемых АКБ.
Особенности AGM аккумуляторов
Принцип работы не отличается от прочих разновидностей. Главное отличие кроется в конструкции изделия и структуре электролита. Здесь между полосками из свинца располагается стекловолокно, пропитанное раствором соляной кислоты.
Справка. AMG (Absorbed Glass Mat) переводится как абсорбированное стекловолокно.
Расстояние между полосками здесь минимальное, и весь промежуток занимают волокна, пропитанные раствором кислоты. Благодаря конструкции создаётся невысокое сопротивление, ускоряющее время зарядки и обеспечивающее высокую мощность при отдаче.
Процесс сульфации протекает медленно, потому пластины не разрушаются. Поскольку католит содержится в волокне, вещество не вытекает из корпуса. Газы, образующиеся в результате химической реакции, удаляются через специальные клапаны.
Преимущества и недостатки
Модель обладает обширным списком достоинств:
Выводы: какой аккумулятор лучше
Даже при внушительном количестве достоинств и отличных характеристиках, гелевые и AMG батареи не способны сместить с пьедестала свинцово-кислотных «собратьев». Последние имеют приятную стоимость и полностью справляются с возложенными задачами. Заряда 400 А, выдаваемого аккумулятором, вполне достаточно, чтобы запустить двигатель даже в сильные морозы.
AMG и гелевые модели востребованы в том случае, когда автомобиль напичкан разнообразной электроникой. Именно поэтому современные разновидности чаще применяются в качестве накопителя напряжения, получаемого ветровыми станциями, солнечными батареями или в качестве источника в различных переносных гаджетах.
Сила тока: выбираем мотоаккумулятор вместе с Moto-Magazine
Команда BatteryService совместно с журналом Moto-Magazine в начале сезона приняла участие в масштабном тестировании аккумуляторов для мототехники и вот что из этого всего вышло.
Собрать одинаковые аккумуляторы от разных производителей и протестировать их на профессиональном оборудовании оказалось непросто, но мы с этой задачей справились. Теперь вам будет проще принять решение о том, какой аккумулятор предпочесть.
Для правильного анализа таблицы характеристик надо сначала рассказать о методах тестирования. Мы взяли аккумуляторы на складах и в магазинах. Те, которые поставляются сухозаряженными (кислота в отдельных ёмкостях вложена в коробку с аккумулятором), были заправлены: вся жидкость до последней капли перетекала в корпус, затем в течение получаса мы ждали, когда прекратится выделение газа, и только после этого закрывали отсеки герметичной пробкой. Таких сухозаряженных аккумуляторов у нас было ровно половина – шесть из двенадцати.
Остальные шесть аккумуляторов продавались в залитом состоянии готовые к эксплуатации. С точки зрения потребителя так проще – достал из коробки, поставил на мотоцикл, поехал. Но есть нюансы с точки зрения продавца. Во время длительного хранения залитый и заряженный аккумулятор может разрядиться полностью так, что его никаким зарядным устройством не реанимируешь. Поэтому такие аккумуляторы необходимо заряжать раз в 6-9 месяцев. Делают ли это в магазинах? Не уверен. При покупке таких готовых к использованию аккумуляторов обязательно требуйте проверки напряжения на клеммах и стартового тока. В нашем случае все шесть предоставленных на тест заправленных аккумуляторов оказались «свежими», проблем ни с одним не было.
Технология исполнения, производитель и страна-изготовитель определялись нами по надписям на коробке, описаниям на сайтах, инструкциям по эксплуатации и открытым источникам в интернете. Но оказалось, что данная информация не всегда доступна. Указать, где именно была сделана батарея, не считает нужным половина производителей.
Примерно та же ситуация с датой производства. Нередко это вообще тайна за семью печатями. Когда произведён аккумулятор и сколько он пролежал на складе, понять невозможно. И если для сухозаряженных это не проблема, они могут пролежать на полке до 3 лет без ущерба для рабочих характеристик, то для залитых на заводе батарей этот срок составит не более 12 месяцев.
Номинальное напряжение, ёмкость в ампер-часах, ток холодной прокрутки (ССА) в амперах и рекомендации по напряжению зарядки были взяты из паспортных данных. Тут тоже не обошлось без несостыковок и хитростей. К примеру, 10 из 12 участников заявлены как AGM батареи, напряжение зарядки у которых должно быть 14,7 В. Но в паспорте для многих написано 14,4 В, как для кислотных аккумуляторов. То ли они не AGM, то ли значение неправильное. Для некоторых был указан диапазон от 14,4 до 15В, больше похожий на правду.
С ёмкостью тоже не всё понятно. При значении 14 в названии только 3 из 12 были маркированы как 14-15 А·ч, остальные декларировали 12-13 А·ч. Плюс в нашей стране ГОСТом диктуется указание ёмкости по стандарту С20 (при 20-часовом цикле разряда). То есть при токе, равном 1/20 части указываемой ёмкости аккумулятор должен проработать не менее 20 часов, чтобы при этом напряжение на клеммах не упало ниже 10,5 В. Но оказалось, что ёмкость многих аккумуляторов указана не по стандарту С20, а по стандарту С10 (ток равен 1/10 ёмкости на 10 часов). Испытание по стандарту С20 три из них не прошли, но в рамки ёмкости, указанной по стандарту С10, два из трёх уложились. И только один аккумулятор провалил тест на соответствие реальной ёмкости той, что указана в паспорте.
После первого цикла заряд-разряд все аккумуляторы были опять полностью заряжены и подвергнуты второму измерению стартового тока и ёмкости. И почти все показали результат лучше, чем в первый раз. Пары циклов заряда и разряда хватило, чтобы улучшить рабочие характеристики. После 5-6 таких циклов они выйдут на максимальную производительность. Но целью исследования был анализ характеристик аккумуляторов непосредственно из коробки.
Вес может быть косвенным указанием на качество аккумулятора. Чем в нём больше свинца, тем выше его ёмкость. Но в случае с мотоциклетными аккумуляторами это оказалось не самым критичным параметром: разброс по весу у них оказался меньше, чем разброс по ёмкости и стартовому току.
Ещё одним важным параметром, который был измерен, стало время работы при нагрузке 10 А до падения напряжения ниже 10,5 В. В чём смысл этого измерения? Эта цифра косвенно указывает, сколько проработает ваш мотоцикл при отказе генератора или сколько будет гореть свет и играть штатная музыка при заглушенном моторе. При повседневной эксплуатации этот показатель мало на что влияет, но в случае форс-мажора может стать архиважным.
А вот теперь мы приступим к анализу данных.
EPS – это Extreme Power Series от компании Delta. Судя по названию, должен быть уникально мощным. И действительно, по итогам измерений показатели были заметно выше средних. Стартовый ток – 316 А, что превосходит заявленное заводом значение почти в полтора раза. Также уверенный результат был показан в тесте с нагрузкой 10 А: аккумулятор продержался 1 час 8 минут. Всё это в сочетании с разумной ценой и определило Delta EPS 1214 как выбор редакции.
SKYRICH Powersport YTX14-BS, 12 А·ч (С20)
ЛУЧШАЯ ПОКУПКА
Аккуратно сделанный бюджетный аккумулятор, уверенно удовлетворяющий заявленным параметрам. При наименьшем в обзоре весе у него средние показатели стартового тока (262 А, на 18% больше, чем заявлено) и полное соответствие маркированной ёмкости. В 10-амперном тесте он проработал 55 минут – показатель слабый. Высокое положение в рейтинге обусловлено сочетанием достойных характеристик и демократичной цены. Лучшая покупка для тех, кто умеет считать деньги.
Отличительной чертой этого красного аккумулятора является наличие жидкокристаллического экрана, на котором при нажатии кнопки отображается напряжение на клеммах, причём, довольно точно – при отображаемых 12,5В подключённый тестер показал 12,53В. С таким экраном будет легко оценить степень разряда и вовремя принять решение о дозарядке во время зимнего хранения. В 10-амперном тесте у него лучший результат – 1 час 15 минут, но при этом стартовый ток неплох – 248А, так что перед нами настоящий пусковой аккумулятор, а не замаскированная батарея для источника бесперебойного питания. Цена находится в середине диапазона.
CT – стандартная серия аккумуляторов DELTA с заявленным стартовым током 200 А и ёмкостью 14 А·ч. Заявленной ёмкости аккумулятор соответствует, более того, на 10-амперном тесте он показал отличный результат, продержавшись 1 час 11 минут. Но вот по стартовому току оказался середнячком: всего 191 А. Это весьма «живучий» аккумулятор, который отбегает не один сезон, однако для мощных двигателей лучше использовать его старшего собрата из линейки EPS. Ещё один плюс – доступность серии CT в продаже и в интернете, и в обычных магазинах. Видно, что производитель серьёзно подходит к дистрибуции на российском рынке.
VARTA POWERSPORTS AGM YTX14-4, 12 А·ч (С20)
За последние годы популярность этого бренда среди российских мотоциклистов сильно снизилась. Однако в результате тестов нам не удалось найти этому причину. Заявленный скромный стартовый ток в 200 А при измерениях был превышен на 28%: прибор зафиксировал 256 А, а это очень неплохой показатель. С измерением ёмкости тоже проблем никаких не возникло, тест был пройден с лёгкостью. При токе разрядки 10 А «Варта» продержалась 1 – час не рекорд, но также очень достойно. Однако потребители голосовать рублём за этот продукт почему-то не спешат.
Заявленной ёмкости соответствует, заявленный стартовый ток (200 А) превзошёл на 33%, показав 266 А. В 10-амперном тесте продержался 58 минут, тоже в середине пелетона. Обычный середнячок с обычной ценой середнячка. Ни поругать, ни похвалить. Если в магазине не будет альтернатив, то можно брать — отговаривать не станем.
Один из трёх участников, не прошедший 20-часовой тест на соответствие заявленной ёмкости, но при этом успешно справившийся с 10-часовым тестом. Стартовый ток у него 240 А при указанных 200 А, что честно, но не очень много. Ёмкость с трудом дотягивает до обещанной, 10 А нагрузки выдержал 55 минут. Совершенно не выдающийся аккумулятор, удовлетворяющий заявленным характеристикам, но не превосходящий их.
UPLUS MX14-4, 12 А·ч (С10)
Удивительное соответствие заявленным параметрам. Для этого аккумулятора корректно указаны в паспорте вес и напряжение зарядки, ёмкость соответствует маркировке, а измеренный стартовый ток (267 А) превосходит заявленный (230 А) всего на 14%. И в 10-амперном тесте неплохо себя показал, продержавшись на одну минуту дольше часа. Удивительно, но и происхождение его скрывать не стали – Китай. Честность просто подкупает, но для молодой китайской марки цена всё же завышена.
Самый известный бренд в мире мотоаккумуляторов. Именно первая буква Y в названии компании стала стандартом в маркировке аккумуляторов для мототехники. В полном названии YTX14-BS первая Y – это Yuasa. И японский бренд поддерживает свой статус главной аккумуляторной компании, производя продукт с отличными показателями ёмкости и стартового тока (356 А при заявленных 222 А). В 10-Амперном тесте продержался на 1 минуту дольше часа. Из недостатков можно отметить высокую цену.
Аккумулятор с ёмкостью 12 А·ч по стандарту С10. Второй участник, который завалил 20-часовой тест и сдался после 17 часов 2 минут. Но 10-часовой тест с вдвое большей нагрузкой он прошёл без проблем. При нагрузке 10 А смог продержаться 57 минут – средний показатель. В чём он реально хорош, так это в стартовом токе. Измеренные 406 А – это лучший показатель среди всех участников. В качестве стартовой батареи он превосходен. Если цена не пугает, берите, не пожалеете.
Это аккумулятор американского стандарта, близкий по своим размерам к YTX14BS, но не идеально ему соответствующий – он немного длиннее. Но в 80% случаев в лоток для аккумулятора он поместится, клеммы к нему прикрутятся и резиновый ремешок его зафиксирует. «Одиссей» самый тяжёлый (6360 граммов) и у него измеренный стартовый ток на 72% больше, чем заявлено в паспорте. Само по себе значение 277 А неплохое, но не выдающееся: у лидеров больше 300 А. На 10-амперном тесте результат оказался слабым – всего 54 минуты. Наглядная иллюстрация того, что вес в аккумуляторе не главное.
Аутсайдер нашего теста. Он не прошел испытаний на заявленную ёмкость, сдавшись за 14 минут до истечения 20 часов, и в 10-амперном тесте продержался меньше всех – 51 минуту. Заявленных 200 А стартового тока он тоже показать не смог, прибор показал только 195 А. Пожалуй, это единственный из всего списка аккумулятор, который по всем параметрам оказался плох и который нельзя рекомендовать к покупке. И не помогли ему надписи Extreme и Silver на передней панели…
Все аккумуляторы во время тестов заражались одинаковыми зарядными устройствами Battery Service Moto PL-C001P.
Если у вас рядом с местом хранения мотоцикла есть розетка, то какое зарядное устройство должно быть в списке необходимого оборудования. Оно поставляется с «крокодилами», которые можно цеплять за клеммы снятого аккумулятора и 50-сантиметровым хвостиком, который прикручивается к клеммам прямо на мотоцикле и выводится куда-нибудь сбоку от сиденья, чтобы внешнюю зарядку можно было подсоединить к мотоциклу буквально одним движением.
Грамотный алгоритм определит текущее состояние аккумулятора, дозарядит его до оптимального и перейдёт в режим хранения, поддерживая заряд и необходимое напряжение. В любой момент ваш мотоцикл (снегоход, квадроцикл, гидроцикл) будет готов к запуску мотора при первом же нажатии на кнопку стартера. При постоянном использовании такого зарядного устройства на редко используемой и сезонной технике срок жизни аккумуляторов увеличивается в разы.
Battery Service Moto предназначен для зарядки и поддержания тонуса в аккумуляторах ёмкостью до 24 А·ч, работает с кислотными и AGM-батареями, имеет режим длительного хранения. За полгода в постоянно подключённом состоянии расход электроэнергии из сети обойдётся вам менее чем в 100 руб.
11 из 12 участников теста удовлетворяют параметрам, указанным в технических паспортах, и только один из них провалил тесты. Есть небольшой разброс по ёмкости и довольно большой разброс по стартовому току, но любой из них, будучи полностью заряженным, провернёт стартером коленчатый вал мотоцикла и обеспечит уверенный запуск мотора. При выборе руководствуйтесь наличием, ценой и простотой логистики. Ноунейма и редких для рынка моделей АКБ лучше избегать, часто это аккумуляторы с истёкшим сроком годности, а вот марки, пользующиеся спросом, в большинстве случаев пригодны для работы прямо из коробки. При покупке попросите проверить аккумулятор и не забудьте заполнить гарантийный талон на всякий случай.