Сравнение гелевых и кислотных аккумуляторов

Далеко не всегда техническая революция сопровождается резкими скачками технологий. Скорее даже наоборот: переход на новые, более совершенные устройства чаще происходит медленно и не слишком заметно. Самый показательный пример – развитие сферы мобильных телефонов. С момента появления первых таких устройств прошло довольно много времени, пока они не стали массовыми, а в последнее десятилетие так же поступательно простые кнопочные телефоны начали вытесняться смартфонами – этакими компьютерами в миниатюре.

Не стала исключением и сфера производства автомобильных аккумуляторов. Гелевые батареи тоже известны достаточно давно. Более того, они десятилетиями активно используются в самых разных отраслях, но в автомобильной сфере только начали своё восхождение на вершины потребительского рынка.

Различие между гелевой и кислотной батареей

С точки зрения многих автомобилистов, аккумулятор – это такой пластиковый короб, имеющий сверху клеммы, через которые он отдаёт электроэнергию, когда нужно завести мотор, или заряжается, когда машина движется.

По большому счёту тенденции в автомобильной отрасли таковы, что производители делают всё возможное, чтобы потребители действительно не задумывались о том, что и как устроено, и не пытались самостоятельно ремонтировать неисправные узлы и детали, в том числе аккумуляторы. Появление необслуживаемых АКБ – яркое доказательство этого тезиса. Возможно, именно поэтому многие начинающие, а порой и опытные автомобилисты слабо себе представляют, чем отличаются между собой классические кислотные батареи от гелевых, которым многие эксперты предрекают радужное будущее.

Мы постараемся внести ясность в этот вопрос.

Основные критерии кислотного аккумулятора

Эта разновидность АКБ не собирается уходить на пенсию. Она всё ещё популярна, несмотря на то, что более совершенные модели по большинству важных показателей вырвались вперёд. И на это есть веские причины.

Чтобы их понять, давайте рассмотрим, как работает современный автомобильный аккумулятор. Упрощённо АКБ можно представить в виде двух электродов, погружённых в электролит, представляющий собой водный раствор серной кислоты. Это электрохимическая жидкость, которая взаимодействует с металлами, вступая в реакцию, сопровождающуюся выделением или поглощением электроэнергии.

В качестве катализатора реакций используются свинцовые пластины, покрытые слоем активного вещества – диоксидом свинца для положительных пластин и губчатым свинцом – для отрицательных. Оптимальное соотношение дистиллированной воды к серной кислоте в электролите – 65:35.

На самом деле электродов, или пластин, не два, а шесть – они называются банками, каждая из которых в нормальном заряженном состоянии обладает электрическим потенциалом порядка 2 В. Но это значение, как и плотность электролита, в процессе разряда или заряда батареи меняется – растёт или уменьшается.

При разряде АКБ, когда к ней подключается нагрузка, серная кислота связывается со свинцом, образуя на пластинах осадок в виде сульфата свинца, при этом концентрация серной кислоты уменьшается, как и плотность электролита. Процесс длится до тех пор, пока кислоты не станет критически мало (либо уменьшится площадь доступного для реакции свинца или его окисла).

При зарядке происходит обратный процесс – сульфатный остаток пластин снова становится кислотой, концентрация которой в растворе вместе с плотностью растёт.

Если бы эти реакции протекали без потерь, срок службы аккумулятора был бы неограниченным. Но эффективность восстановительных реакций, особенно в кислотных батареях, далека от 100%, поэтому со временем ухудшаются свойства и электролита, и активной массы, в результате чего батарея теряет ёмкость.

Принцип функционирования гелевых АКБ практически тот же, различия чисто конструктивные, поэтому зачастую определить, гелевый аккумулятор перед вами или свинцово-кислотный, затруднительно.

Перечислим достоинства кислотных батарей:

• доступная стоимость;
• приличный ресурс;
• небольшой ток саморазряда.

Минусов тоже хватает:

• достаточно продолжительная по времени зарядка;
• невысокая энергоёмкость в пересчёте на единицу веса;
• температурная зависимость;
• быстрый выход из строя при нахождении в разряженном состоянии.

Гелевые аккумуляторы: характеристики, чем отличаются от кислотных АКБ

Принципиальных различий между этими двумя разновидностями батарей нет. Можно утверждать, что гелевый АКБ является усовершенствованной версией классического кислотного.

Основное отличие гелевого аккумулятора от кислотного заключается в использовании вместо жидкого электролита гелеобразного, что достигается введением в состав раствора серной кислоты силиконового модификатора (диоксида кремния).

Конструкторы на этом не остановились, и сейчас параллельно развиваются две технологии:

• GEL (собственно гелевые батареи);
• AGM.

Во втором случае используется жидкий электролит, но он находится в конверте из стекловолокна с микроскопическими порами, что не позволяет кислоте растекаться.

Считается, что гелевые АКБ – необслуживаемые. Термин спорный, но в основном оправданный – уход за такими батареями действительно минимальный.

Характерной особенностью кислотных батарей является испарение электролита, причём как в чистом виде, так и с нарушениями пропорции компонентов в ту или иную сторону (чаще – с дефицитом воды). Поэтому проверка уровня электролита должна выполняться часто, и в случае необходимости выполняется доливка либо электролита, либо дистиллированной воды.

У гелевых аккумуляторов потери жидкости в результате утраты герметичности корпуса исключены – вместо жидкого электролита здесь используется желеобразный, текучесть которого на несколько порядков ниже. По этой причине GEL батареи не нуждаются в дозаправке водой или электролитом. Вторая существенная разница – кратное увеличение количества циклов «заряд – разряд». Наконец, глубокий разряд не столь губителен для таких батарей, по крайней мере, они не требуют срочной подзарядки.

Итак, суммируем достоинства гелевых АКБ:

• они практически не нуждаются в обслуживании;
• при повреждениях корпуса утечки электролита не наблюдается;
• такие батареи можно устанавливать с любым наклоном, даже вертикально;
• заявленный срок службы – 8–10 лет.

Но и они не безгрешны:

• повсеместное распространение сдерживает высокая стоимость гелевых батарей;
• они боятся низких температур (критической считается -25 градусов);
• нужно постоянно следить за показателями батареи.

Отличить гелевый аккумулятор от обычного кислотного можно по надписи «GEL» на этикетке. Часто корпус таких батарей изготавливается в виде цилиндров, иногда крышка таких АКБ производится из яркого жёлтого пластика.

Какой аккумулятор для авто лучше: гелевый или кислотный

Существенного увеличения количества циклов заряда – разряда удалось достигнуть благодаря гелевой консистенции электролита: кислород и водород рекомбинируют здесь с гораздо меньшими потерями, чем в жидком электролите, для которого характерно интенсивное газовыделение при перезаряде.

В качестве сепаратора в гелевых АКБ используется дюропластик, повышающий устойчивость батареи к вибрациям и ударам.

Газовыделение здесь настолько мало, что такие аккумуляторы допускается использовать в жилых помещениях – не случайно они с 80-х годов активно используются на станциях и других объектах сотовой связи в качестве аккумуляторной компоненты источников бесперебойного питания.

Плотность электролита после каждого цикла остаётся постоянной – на кислотно-свинцовых АКБ за этим показателем нужно постоянно следить. Важное достоинство гелевых батарей – способность длительное время находиться в разряженном состоянии без существенного вреда для пластин – даже спустя год при правильной зарядке такой аккумулятор удаётся восстановить. В случае жидкостных батарей о таких сроках нельзя и мечтать.

Может показаться, что вопрос, какой АКБ лучше, гелевый или кислотный, должен однозначно решаться в пользу первых. Но неспособность работать при сильных морозах для нашей страны можно рассматривать как критичный недостаток, который в сочетании с гораздо более высокой стоимостью и является основным сдерживающим фактором повсеместного распространения гелевых АКБ.