Современные аккумуляторы AGM: особенности и область применения

Аккумуляторы AGM (Absorbed Glass Mat) – аккумуляторные батареи с абсорбированным стекловолокном. Внутри нет жидкого электролита – вместо этого пропитанные пластины. Технология AGM запатентована в 1980 г., и изначально использовалась для нужд военной авиации. В некоторых источниках указывается, что технология свинцово-кислотных аккумуляторов с абсорбированным электролитом была создана в начала 70-х годов специалистами компании Gates Rubber Company. Батареи являются необслуживаемыми – выполнены в полностью герметичном корпусе.

Особенности

Аккумуляторные батареи типа AGM состоят из свинцовых пластин и стеклоткани между ними, содержащими примерно 95% электролита. Оставшиеся 5% объема микропор волокна используется для рекомбинации газов. Поскольку кислота находится в стекловолокне в «связанном состоянии», а само волокно и пластины свинца расположены очень плотно друг к другу, то допускается установка аккумулятора в любом положении, кроме на верхнюю крышку.

За счет меньшего сопротивления пластин AGM АКБ может быстро заряжаться, отдавать большой ток при необходимости. Этот факт объясняется площадь контакта пластин достаточно большая, поскольку в отличие от батарей с жидким электролитом на стенках не скапливаются пузырьки водорода.

Эксплуатация AGM аккумуляторов

Срок службы аккумуляторных батарей типа AGM напрямую зависит от соблюдений правил эксплуатации, хранения, зарядки. Он может достигать 12 лет. Для максимального продления срока службы необходимо использование АКБ в буферном режиме с 3-стадийным зарядом. Перезаряд негативно сказывается на характеристиках батареи. Аккумуляторы AGM чувствительны к уровню зарядного напряжения – лучше всего использовать специальное устройство для зарядки.

Если рассматривать автомобильные AGM аккумуляторы, то в отличие от обычных с жидким электролитом они могут выдерживать множество циклов полного разряда-заряда. Тогда как глубокий разряд стандартного автомобильного аккумулятора чреват серьезными последствиями. При разряде с глубиной до 30% типичная AGM батарея выдерживает 800 циклов.

Отрицательные температуры не оказывают прямого негативного воздействия на батареи, но длительное хранение или работу при низкой температуре лучше исключить.

 

Область применения

Аккумуляторы AGM могут использоваться не во всех случаях, но они будут лучшим выбором, если вы планируете применять АКБ:

• Там, не допускается выделение водорода из-за взрывоопасности – например, в плохо проветриваемых помещениях, а также там, где выделение газа может привести к коррозийному разрушению чувствительной электроники.
• Там, где возможны вибрации и удары – из-за особенностей конструкции AGM аккумуляторы отличаются высокой стойкостью к вибрационным воздействиям.
• Там, где не допускается пролитие кислоты от опрокинутого или поврежденного протекающего аккумулятора.
• Там, где техническое обслуживание АКБ представляет сложности или является достаточно дорогостоящим – например, на удаленных станциях коммуникаций.
• Там, где возможно воздействие отрицательных температур, что в случае с другими типами АКБ оказывается губительным.
• Везде, где необходима полностью герметичная, необслуживаемая, надежная батарея из соображений безопасности или с учетом требований защиты окружающей среды.

Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие области применения AGM аккумуляторов:

• Питание телекоммуникационного оборудования.
• Инвалидные коляски с электроприводом.
• Автомобильный транспорт – премиальные легковые авто с системой «старт-стоп».
• Автотюнинг – для питания энергоемкого оборудования, мощных звуковых систем.
• Резервное питание медицинского оборудования.
• Системы бесперебойного электроснабжения – например, в ИБП для дома или в серверных.

Оптимальным считается применение аккумуляторных батарей типа AGM в системах резервного питания, т.е. там, где циклические глубокие разряды и заряды будут редким явлением. При температуре хранения 10-25 C источник питания прослужит не меньше заявленного производителем срока.

Инверторные источники бесперебойного питания на основе AGM АКБ могут работать как в качестве аварийного ИБП на случай отключения основного электроснабжения, так и в качестве полностью автономного с подключением к альтернативным источникам энергии (солнечные панели, ветрогенераторы) или с дизельным, бензиновым генератором. Но в таких случаях срок службы аккумуляторов будет существенно ниже. В инверторных ИБП аккумуляторные батареи могут подключаться как параллельно, так и последовательно в зависимости от конкретных задач.

В целом, AGM аккумуляторы – надежный, относительно недорогой и долговечный элемент питания, если использовать по назначению, соблюдать рекомендации по эксплуатации.

AGM технология в аккумуляторных батареях

AGM технология (аббревиатура от английского Absorbent Glass Mat), используемая при производстве современных моделей свинцово-кислотных аккумуляторов, позволила заметно улучшить их эксплуатационно-технические показатели. Это удалось добиться за счет абсорбирования электролита сепараторами. В результате химические реакции внутри корпуса проходят по замкнутому кругу, не требуя какого-либо вмешательства. Именно поэтому батареи этого типа называются необслуживаемыми.

Конструкция и принцип работы аккумуляторов AGM

В прочном пластиковом корпусе размещены пластины (электроды) из свинца или его сплавов и кислотная среда (электролит). Химическая реакция между электродами и электролитом ведет к выработке электротока. Подавая внешнее электрическое напряжение нужной величины на клеммы пластин, можно запускать обратные процессы, ведущие к восстановлению свойств внутренних компонентов, т.е. к зарядке батареи.

В аккумуляторах типа AGM в качестве электролита вместо водно-кислотного раствора используется кислота, а пространство корпуса заполнено специальным микропористым материалом на основе стекловолокна. Он выступает в роли сепаратора, который впитывает электролит и не дает ему растекаться. Слои сепаратора и пластины чередуются между собой, образуя что-то вроде «слоеного пирога». Выделяющиеся в результате химической реакции газы, заполняют часть пор, оставаясь внутри герметичного корпуса, и во время зарядки батареи непосредственно используются в химических реакциях восстановления. Таким образом, они возвращаются обратно в электролит.

Благодаря такой рекомбинации газов процессы внутри аккумуляторной батареи по технологии AGM идут по замкнутому циклу, и их эффективность может достигать 99%. Пройдет несколько лет, прежде чем свободные газы достигнут такой величины, чтобы создать внутри аккумулятора избыточное давление. На этот случай предусмотрен специальный выпускной клапан. Он же защитит батарею от разрыва при возникновении внештатных ситуаций, например, при резком повышении температуры. Модели, снабженные предохранительным клапаном, имеют маркировку VRLA (Valve Regulated Lead Acid).

Преимущества технологии AGM в аккумуляторных батареях

• Не требующая обслуживания конструкция.
• Возможность работы при глубоком разряде.
• Низкий ток саморазряда, что позволяет батарее за год разряжаться не более 80% от первоначального значения.
• Герметичность и клапанная регулировка, предотвращающая утечку кислоты и коррозию клемм.
• Безопасность эксплуатации при правильной зарядке батареи, исключающая возможность взрыва из-за выделения газов.
• Возможность установки аккумулятора почти в любом положении, хотя вверх дном все же лучше не ставить из-за расположения клемм.
• Надежная работоспособность при низких температурах до −30 градусов С.
• Долгий срок службы даже при условии повышенной вибрации.

Срок службы аккумулятора AGM

Аккумуляторы типа AGM способны продолжать отдавать энергию даже если ее запас упадет до 20-30% от первоначального значения. Таким образом они могут служить источником питания в течении продолжительного периода времени (до суток), а при последующей зарядке почти полностью восстанавливают свою рабочую емкость.

В такой же ситуации классический свинцово-кислотный аккумулятор пришлось бы заменить на новый, т.к. он уже не смог бы восстановить свою емкость. Но технология AGM позволяет батарее в зависимости от модели выдерживает от 400 до 800 циклов глубокой разрядки. В среднем этого хватает до 10 лет работы и даже больше (до 12 лет в буферном режиме).

Таким образом, купить аккумулятор AGM – значит надолго обеспечить свое оборудование надежным источником питания, обладающим целым рядом существенных преимуществ.

Компания Sacred Sun предлагает большой ассортимент батарей такого типа, которые можно приобрести в специализированных пунктах продаж. Их адреса находятся в разделе Где купить. Любые необходимые консультации можно получить у специалистов фирмы, связавшись с ними по контактному телефону в Москве +7 (499) 1123-911.

BU-201a: Абсорбирующий стеклянный мат (AGM)

Технология AGM стала популярной в начале 1980-х годов как герметичная свинцово-кислотная батарея для военных самолетов, транспортных средств и ИБП для снижения веса и повышения надежности. Серная кислота поглощается очень тонким матом из стекловолокна, что делает батарею водонепроницаемой.

Это позволяет перевозить без ограничений по опасным материалам. Пластины можно сделать плоскими, чтобы они напоминали стандартный залитый свинцово-кислотный аккумулятор в прямоугольном корпусе; они также могут быть намотаны в цилиндрическую ячейку.

AGM имеет очень низкое внутреннее сопротивление, способен подавать большие токи по требованию и обеспечивает относительно длительный срок службы, даже при глубоком циклировании. AGM не требует технического обслуживания, обеспечивает хорошую электрическую надежность и легче, чем залитые свинцово-кислотные аккумуляторы. В то время как обычные свинцово-кислотные аккумуляторы требуют подзарядки каждые шесть месяцев, чтобы предотвратить накопление сульфатации, аккумуляторы AGM менее склонны к сульфатированию и могут храниться дольше, прежде чем потребуется зарядка. Аккумулятор хорошо выдерживает низкие температуры и имеет низкий саморазряд.

Основными преимуществами AGM являются заряд, который до пяти раз быстрее, чем у залитой версии, и возможность глубокого цикла. AGM предлагает глубину разряда 80 процентов; с другой стороны, для затопленного типа требуется 50-процентный показатель DoD для достижения такого же срока службы. Минусы — немного меньшая удельная энергия и более высокая стоимость изготовления, чем у залитой, но дешевле, чем у гелевой батареи. В таблице 1 сравниваются батареи AGM и гелевые батареи по основным характеристикам.

Таблица 1: Сравнение аккумуляторов AGM и гелевых аккумуляторов
Источник: Институт силовой электроники и электрических приводов (ISEA), Ахенский университет; оценка на основе опыта. Dr. Grzegorz Pilatowicz

Большинство аккумуляторов AGM имеют средний размер и емкость от 30 до 100 Ач. Их также можно найти в ИБП, больших и малых, для стационарного использования и глубокого цикла. Они обычно изготавливаются по размеру и используются в автомобилях высокого класса для запуска энергоемких аксессуаров, таких как сиденья с подогревом, рулевые колеса, зеркала и ветровые стекла. NASCAR и другие лиги автогонок выбирают продукты AGM, потому что они устойчивы к вибрации.

AGM — предпочтительный аккумулятор для высококлассных мотоциклов. Будучи герметичным, AGM уменьшает разлив кислоты при аварии, снижает вес при той же производительности и позволяет устанавливать под нестандартными углами. Из-за хороших характеристик при низких температурах аккумуляторы AGM также используются в судостроении, домах на колесах и в робототехнике.

AGM вторгается в функцию старт-стоп автомобилей. Классический залитый тип просто недостаточно надежен, и многократное циклирование приводит к резкому снижению емкости уже через два года использования. (См. BU-403: Зарядка свинцово-кислотного аккумулятора)

AGM и другие герметичные аккумуляторы не выдерживают нагревания и должны устанавливаться вдали от моторного отсека. Производители рекомендуют прекращать зарядку, если температура ядра батареи достигает 49°C (120°F).

В таблице 2 указаны преимущества и ограничения AGM.

Преимущества

Защита от проливания благодаря кислотному инкапсулированию в технологии матирования Высокая удельная мощность, низкое внутреннее сопротивление, чувствительность к нагрузке Зарядка до 5 раз быстрее, чем в системах с затоплением Увеличенный срок службы по сравнению с системами с затоплением Удержание воды (кислород и водород объединяются для производства воды) Вибростойкость благодаря многослойной конструкции Хорошо выдерживает низкие температуры Менее склонен к сульфатации при нерегулярной доливке Содержит меньше электролита и свинца, чем залитая версия

Ограничения

Более высокая стоимость производства, чем у залитых Чувствительность к перезарядке (у AGM более жесткие допуски, чем у геля) Емкость постепенно снижается (у геля есть купол производительности) Низкая удельная энергия Должен храниться в заряженном состоянии ( менее критичен, чем затопленный)

Таблица 2: Преимущества и ограничения AGM .

Аккумуляторы в мире портативных устройств

Материал о Батарейном университете основан на незаменимом новом 4-м издании « Аккумуляторы в портативном мире – Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который можно заказать на Amazon.com. в течение последних нескольких десятилетий. В то время они были разработаны как жизнеспособная альтернатива никель-кадмиевым батареям, которые были очень дорогими. Хотя они в основном использовались в военных транспортных средствах в качестве источника резервного питания и тяжелых транспортных средствах, таких как грузовых автомобилей дальнего следования, в настоящее время они имеют более разнообразное применение. В принципе, аккумуляторы AGM работают так же, как и любые другие свинцовые аккумуляторы. Однако аккумуляторы AGM, по сравнению с залитыми аккумуляторами, имеют несколько существенных улучшений, которые делают их более эффективными. как и другие типы батарей на рынке, они имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущества AGM

1. Они влагонепроницаемые

В отличие от традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов, электроды которых свободно заливаются, аккумуляторы AGM имеют стеклянные маты, предотвращающие это. Кроме того, функция этих стеклянных матов состоит в том, чтобы избежать разбрызгивания. Вместо того, чтобы поглощать электролит, стеклянные маты удерживают электролит на месте, предотвращая его выливание, даже если аккумулятор находится в необычном положении.

2. Обладают высокой выходной мощностью.

Благодаря своей конструкции аккумуляторы AGM имеют минимальное внутреннее сопротивление. Это, следовательно, позволяет им обеспечивать достаточные всплески мощности, когда это необходимо, например, когда нужно запустить батарею. Благодаря этой особенности эти батареи лучше реагируют на нагрузку, чем любые другие батареи на рынке.

3. Короткое время зарядки.

Аккумуляторы AGM, по сравнению с залитыми аккумуляторами, заряжаются быстрее. По сравнению с залитыми аккумуляторами аналогичной емкости скорость зарядки может быть в пять раз выше при использовании того же источника питания.

4. Они имеют более длительный срок службы

Аккумуляторы AGM имеют более длительный срок службы, чем традиционные залитые аккумуляторы. Более того, они не только служат более длительный период, когда выполняют те же задачи, но и служат дольше, когда не находятся в активном использовании. Это связано с тем, что в этих аккумуляторах сведен к минимуму саморазряд, в отличие от аккумуляторов других типов, что является огромной проблемой. Это гарантирует, что вам не придется заряжать их после длительного периода бездействия.

5. Долговечны.

Эти аккумуляторы AGM изначально были разработаны для авиационной промышленности. Это означает, что они имеют прочную конструкцию, способную выдерживать сильные вибрации, как в военных и коммерческих самолетах. Из-за этого свойства они являются фаворитом среди мотоциклистов высокого класса и водителей гоночных автомобилей. Метод сэндвич-конструкции, принятый в их конструкции, гарантирует, что их внутренние компоненты не развалятся.

Более того, они не подвержены последующему износу, который может возникнуть в результате частых и непрерывных вибраций. Кроме того, они могут выдерживать резкие перепады температур.

6. Сульфатирование маловероятно.

Сульфатирование – это свойство свинцово-кислотных аккумуляторов, при котором в элементах происходит постепенное накопление кристаллов сульфата свинца. В большинстве случаев это является причиной выхода из строя свинцово-кислотных аккумуляторов. Сульфатация чаще всего происходит, когда батарея заряжена не полностью, поэтому кристаллы постоянно накапливаются на пластинах. Когда этот процесс выходит из-под контроля, он препятствует эффективному преобразованию химической энергии в электрическую. Поэтому для других типов свинцово-кислотных аккумуляторов важно заряжать их каждые шесть месяцев, чтобы предотвратить сульфатацию. Однако в батареях AGM значительно снижается сульфатация. Таким образом, они могут храниться в течение длительного времени без необходимости перезарядки.

Несмотря на множество преимуществ, аккумуляторы AGM, как и другие свинцово-кислотные аккумуляторы, имеют и недостатки. К ним относятся:

1. Высокая стоимость производства

В отличие от залитых аккумуляторов, аккумуляторы AGM имеют более высокую стоимость производства. Тем не менее, они все еще дешевле в производстве, чем батареи гелевого типа. Несмотря на то, что стоимость производства этих батарей снизилась с момента их появления на рынке в 80-х годах, она по-прежнему выше по сравнению с другими типами батарей на рынке. Следовательно, это делает их немного дорогими для использования в некоторых устройствах.

2. Проблемы с энергопотреблением

Несмотря на то, что эти аккумуляторы AGM обладают высокой выходной мощностью, они имеют низкую удельную энергию. Как правило, аккумуляторы, которые должны работать в течение длительного времени при умеренной нагрузке, должны иметь высокую удельную нагрузку. Это означает, что эти батареи нельзя использовать на нескольких устройствах.