Baterie żelowe i ich zastosowanie

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są szeroko stosowane zarówno jako akumulatory trakcyjne (na przykład do zasilania elektrycznych wózków widłowych), jak i akumulatory rozruchowe do samochodów. Systemy zasilania awaryjnego i awaryjnego dla domów i przedsiębiorstw również wykorzystują akumulatory ołowiowo-kwasowe.

Autonomiczne systemy zasilania domów często zawierają baterię o dużej pojemności lub zestaw kilkuset amperogodzin, zaprojektowany w celu zapewnienia długoterminowego zasilania domu.

Taki akumulator może być ładowany z różnych alternatywnych źródeł energii elektrycznej, takich jak panel słoneczny, generator wiatrowy i inne, a akumulator jest rozładowywany tradycyjnie przez potężny falownik, z których odbiorcy są zasilani prądem przemiennym o częstotliwości przemysłowej i standardowym napięciu sieciowym.

Tradycyjne bezprzerwowe zasilacze komputerowe zawierają również szczelny akumulator kwasowo-ołowiowy o amperogodzinach.

Pierwsze akumulatory kwasowo-ołowiowe wykorzystywały wyłącznie wodny roztwór kwasu siarkowego, przygotowany z destylowaną wodą, jako elektrolit, tak aby sole wapnia i magnezu, zwykle obecne w wodzie, nie zakłócały działania akumulatora. Taka bateria została wykonana w następujący sposób.

Kraty ołowiane są zanurzone w elektrolicie, w którym dwutlenek ołowiu (na anodzie, elektrodzie dodatniej) i metaliczny ołów (na katodzie, elektrodzie ujemnej) są wtłaczane w postaci proszku.

Porowaty separator wykonany z proszku polichlorku winylu (Miplast), mikroporowatego ebonitu (wulkanizowana mieszanina gumy z żelem krzemionkowym i siarką - Mipor) lub polietylenu, którego zadaniem jest zapobieganie zamknięciu się elektrod, umieszcza się między płytami.

Jeśli podłączysz sześć takich ogniw do obwodu szeregowego, otrzymasz odpowiednio akumulator 12 woltów, większa liczba ogniw da wyższe napięcie.

Akumulatory rozruchowe z ciekłym elektrolitem są stosowane wszędzie w samochodach, ale osobliwością tych akumulatorów jest to, że gdy duży prąd płynie przez długi czas, ich ciekły elektrolit może łatwo wrzeć. Dlatego w takich akumulatorach zapewniona jest możliwość dodawania elektrolitu.

Ich porowate płytki o dużej powierzchni pozwalają na krótkotrwały odbiór prądu o wartości 200–300 amperów do zasilania rozrusznika. Jednak w przypadku długotrwałej pracy w alternatywnych systemach zasilania i zasilaczach awaryjnych takie baterie są mało przydatne.

Na początku lat siedemdziesiątych inżynierowie amerykańskiej firmy Gates Rubber Company opracowali nowy typ uszczelnionego akumulatora kwasowo-ołowiowego na bazie zaabsorbowanego elektrolitu.

Technologia nazywa się AGM (Absorbent Glass Mat). Po raz pierwszy włókno szklane impregnowane elektrolitem zastosowano jako wypełniacz w komorach baterii. Później elektrolit zaczął gęstnieć przez dodanie żelu krzemionkowego (mieszanki na bazie roztworów kwasów krzemowych), co stworzyło dodatkowe pory, w których elektrolit był teraz lepiej zatrzymywany i pozwolił całkowicie wypełnić przestrzeń między płytkami. Nowy typ baterii zyskał dużą popularność jako „bateria żelowa”, ponieważ agregat miał konsystencję żelu.

To rozwiązanie pozwoliło uzyskać szereg ważnych korzyści w porównaniu z akumulatorami z ciekłym elektrolitem. Po pierwsze, nie ma potrzeby utrzymywania nowego rodzaju baterii, ponieważ gaz nie jest uwalniany na zewnątrz, jest absorbowany w porach i nie gotuje się, elektrolit nie zmienia swojej gęstości ani podczas ładowania, ani podczas rozładowywania. Talerze już się nie kruszą.

Akumulator żelowy może pracować w absolutnie dowolnej pozycji, nawet do góry nogami, nic się nie wyleje i nie zostanie zepsute. Kontrola zaworów zapobiega wyciekom kwasu i eliminuje korozję końcową. Wydajność baterii żelowej nie zawodzi nawet w temperaturach do minus 30 stopni Celsjusza.

Żywotność do 10 lat, a także odporność na głębokie rozładowanie - to cechy, które sprawiają, że bateria żelowa jest obiecującym narzędziem do wydajnego zasilania w oparciu o alternatywne urządzenia energetyczne.

Cechy konstrukcyjne sprawiają, że akumulator żelowy jest mniej podatny na zasiarczenie niż zwykły akumulator AGM, dlatego też akumulatory żelowe mogą pozostawać w stanie całkowicie rozładowanym przez kilka dni bez wpływu na pojemność. Akumulator żelowy jest w stanie wytrzymać średnio o 50% więcej cykli rozładowania niż zwykły akumulator AGM.

Jeden znany producent takich akumulatorów twierdzi, że ich akumulatory żelowe mogą przenosić 350 cykli rozładowania o głębokości 100%, do 550 o głębokości 50% i do 1200 o głębokości 30%. Są to doskonałe wyniki, które ograniczają koszty operacyjne do minimum, niezależnie od tego, czy dotyczy to autonomicznego systemu zasilania, czy bezprzerwowy zasilacz.

Coraz bardziej popularne są w niektórych krajach zachodnich akumulatory żelowe ze spiralnymi płytkami, które mogą być znacznie większe niż w kompaktowych obudowach.

Ze względu na duży obszar interakcji płyt, prądy w takich akumulatorach mogą być bardzo wysokie. W niektórych akumulatorach liczba ta osiąga 800 A, a nawet więcej. Jedyną poważną wadą wszystkich nowoczesnych akumulatorów żelowych jest wysoka cena.

Przydatne chwile do pracy z bateriami:

Pomiar pojemności baterii

Równoległe i szeregowe połączenie akumulatorów