Trojan Deep-Cycle Gel™ Применение и Преимущества

Данный краткий технический обзор посвящен технологии Trojan Deep-Cycle Gel, а также сравнению ее использования и преимуществ перед батареями с жидким электролитом и технологией AGM.

Гелевые батареи глубокого цикла разряда предназначены для глубокого разряда и тяжелых циклических приложений. Их производительность наиболее близка к батареям глубокого цикла разряда с жидким электролитом.

Гелевые батареи или батареи с гелеобразным электролитом – это тип герметизированных батарей, попадающих в категорию VRLA (Valve Regulated Lead Acid – Свинцово-кислотные с регулировочным клапаном). VRLA-батареи обеспечивают некоторые преимущества по сравнению с батареями с жидким электролитом (Flooded Lead Acid - FLA), такие как непроливаемость, отсутствие необходимости обслуживания (долива воды или уравнительного заряда) и низкий уровень саморазряда (батареи лучше держат заряд при хранении, остаются "свежее", нежели FLA- батареи (рис. 1).

FLA vs VRLA батареи


Эти преимущества делают VRLA-батареи идеально подходящими для мест с повышенными требованиями к чистоте и безопасности для здоровья (health and safety-sensitive - HSE), а также для применения в отдаленных районах.

VRLA батареи работают с рекомбинацией водорода и кислорода, преобразующихся при цикле заряда обратно в воду. Эффективность рекомбинации составляет более 99%, так, что вода почти не теряется. Хотя клапаны сброса давления держат корпус батареи слегка под давлением (1-4 бар), батареи могут сбрасывать излишки выделяемого газа при чрезмерном заряде или коротком замыкании и поэтому, ни в коем случае устанавливаться в герметичный контейнер.

Свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом являются наиболее часто используемым типом батарей, когда речь идет об автомобилях, резервном питании и тяговых приложений. Существует три основных типа батареи с жидким электролитом:

  • Стартерные
  • Двойного назначения (Стартерная/Тяговая)
  • Глубокого цикла разряда

 

Определения доступны в конце этого технического обзора.

Ключевые отличия Deep-Cycle Gel™, оптимизирующие производительность:

Электролит не расслаивается – нет нужды в уравнительном заряде или перезаряде.

Гелевые батареи являются непроливающимися потому, что жидкая кислота смешивается с пироксидом кремния и при этом формируется гелеобразный электролит. Кислота иммобилизуется на протяжении всего цикла заряда-разряда.

В FLA-батареях, кислота находится в жидком виде. С течением времени и через много циклов заряда-разряда, особенно если батарея была недозаряжена, кислота имеет тенденцию накапливаться в нижней части батареи, поскольку она тяжелее воды. Повышенная концентрация кислоты приводит к коррозии пластин батареи и создает слой сульфата свинца, что снижает емкость аккумулятора. В FLA-батареях, этот эффект преодолевается перезарядом или уравнительным зарядом батареи, усиливающими выделение водорода и кислорода, что "перемешивает" электролит, в результате чего концентрация кислоты становится более равномерной по всей батарее (рисунок 2).

Процесс уравнительного заряда

В батареях с жидким электролитом, газообразные водород и кислород улетучивается и нуждаются в возобновлении путем долива воды.

Устойчивость к короткому замыканию, уменьшающему срок службы батареи

Гелевые батареи считаются "кислотно-голодающими", что означает, что кислота расходуется прежде всего активного материала в пластинах, кроме очень глубоких разрядов, которые могут служить причиной шелушения и осыпания активного материала с пластины. Микропористый сепаратор также сделан из очень жесткого смолы, которая препятствует замыканиям из-за накопления и создания дорожки материала между положительной и отрицательной пластинами. FLA-батареи глубокого цикла разряда также имеют микропористый сепаратор.

Пластины содержат пасту высокой плотности, увеличивающую срок службы батареи

Как и батареи с жидким электролитом, гелевые аккумуляторы содержат пасту высокой плотности которая имеет меньшую тенденцию к осыпанию или отшелушиванию с решетки. В отличие от гелевых батарей, многие AGM-аккумуляторы содержат пасту низкой плотности, более склонную к осыпанию. Паста высокой плотности содержит также больше активного материала, который будут использоваться в течение всего срока службы аккумулятора.

Высокопрочные пластины

Trojan использует собственный запатентованный сплав решетки и конструкцию выдерживающую тяжелый режим эксплуатации, которые, в сочетании с электролитом собственной разработки, обеспечивают значительно более долгий срок службы, чем продукция конкурентов.

Ключевые отличия гелевых АКБ от АКБ с жидким электролитом:

Преимущества Gel

Недостатки Gel

  • Необслуживаемые (кроме периодической очистки)
  • Не проливается и не протекает электролит
  • Низкий саморазряд (~3% в месяц)
  • Ударо- и виброустойчивость (выше плотность набивки элемента)
  • Низкотемпературная устойчивость (меньше объем электролита для замерзанПрименениеия или расширения)
  • Отсутствие расслаивания электролита
  • Выше начальная стоимость (высокая чистота материалов, сложные производственные процессы)
  • Ниже емкость, чем у элементов FLA (больше вес на Ач)
  • Вода не может быть заменена после избыточного заряда
  • Необходимо использовать зарядные устройства с автоматической компенсацией температуры и регулировкой напряжения; чувствительны к избыточному заряду

 

Применение

Trojan Deep-Cycle Gel разработаны, чтобы обеспечить высокую эффективность в следующих отраслях:

  • Подъемные платформы
  • Полоуборочная техника
  • Электромобили
  • Троллинг и электроснабжение
  • Складская техника
  • Дома на колесах (кемперы или RV)
  • Охранные системы
  • Альтернативные источники энергии (Солнечная и Ветряная)
  • Другие коммерческие приложения

 

Также как и батареи глубокого цикла разряда с жидким электролитом, гелевые батареи не идеальны или малоэффективны, как стартерые.

Чем Deep-Cycle Gel отличается от AGM

AGM (Absorbed Glass Mat) батареи - это еще один тип VRLA-батарей, также непроливающиеся, потому что жидкий раствор кислоты (электролит) адсорбирован в стекловолокне, губчатом материале, который разделяет положительные и отрицательные пластины. Как и гелевые аккумуляторы, AGM-батареи могут стравливать излишки газапри избыточном заряде и не должны устанавливаться в герметичный контейнер. AGM-аккумуляторы обладают некоторыми уникальными свойствами, такими как пониженным внутренним сопротивлением, что уменьшает время заряда и дает отличные пусковые характеристики. Поскольку AGM-аккумуляторы имеют возможность средние и высокие токи, они являются необслуживаемой альтернативой FLA батарей двойного назначения.

Основные отличия Deep-Cycle Gel от AGM:

Преимущества Gel

  • Существенно лучше при работе в режиме глубокого разряда (нет расслоения)
  • Более высокая и стабильная емкость в течение срока службы
  • Дольше срок службы
  • Устойчивость к высоким температурам (рекомбинация происходит медленнее, уменьшая шансы резкого подъема Т, когда тепло от рекомбинации ускоряет процесс рекомбинации, выделяя еще больше тепла)

Недостатки Gel

  • Выше внутреннее сопротивление
  • Выше начальная стоимость

Преимущества AGM

  • Выше ток разряда и эффективность заряда (ниже внутреннее сопротивление)
  • Выше начальная емкость

Недостатки AGM

  • Более склонны к короткому замыканию (электролит расслаивается, хрупкий сепаратор позволяет рост наслоений микроскопических материалов между положительной и отрицательной пластинами)
  • Уменьшение емкости в течение срока службы
  • Меньше количество циклов (низкая плотность пасты)
  • Чувствительны к высоким температурам (повышение температуры и избыточный заряд приводят к высыханию электролита и повреждению самой батареи

 

Cycle Life Testing

Графики жизненного цикла ниже демонстрируют превосходный долгий срок службы Trojan Battery’s Deep-Cycle Gel™ по сравнению с технологией AGM и гелевыми батареями производства конкурентов.

 

Тест на кол-во циклов - Trojan Deep-Cycle Gel vs. Группы 24 размера AGM-батарей
(Группа 24, Разряд: 25 A при 1.75 В/эл-т, Перезаряд: 7 A при 14.1 В 16 ч.)


 Тест на кол-во циклов - Trojan Deep-Cycle Gel vs. Группы 24 размера AGM-батарей

Тест на кол-во циклов - Trojan Deep-Cycle Gel vs. Размер GC2 Gel
Размер GC2, Разряд: 75 A при 1.75 В/эл-т, Перезаряд: 17.7A при 14.1 В 16 ч.)

Тест на кол-во циклов - Trojan Deep-Cycle Gel vs. Размер GC2 Gel

Определения FLA батарей (батарей с жидким электролитом)

Стартерные FLA-батареи

Стартерные FLA-батареи используются в автомобилях, гольфкарах и внедородниках, а также на малых судах и в домах на колесах (RV), в которых батареи используется в основном для старта двигателя. При запуске FLA-батареи могут обеспечить некоторый запас мощности, например, энергии для радио или навигатора, при этом не рекомендуется, чтобы, чтобы стартерные FLA-батареи глубоко циклически или разряжались, так как они не предназначены для такого использования и не проживут долго в таком режиме.

FLA-батареи двойного назначения

FLA батареи двойного назначения: Стартерные/Глубокого разряда, используются обычно в малых судах и домах на колесах, которые требуют как старт двигателя, так и энергию глубокого разряда. Эти аккумуляторы обеспечивают отличные пусковые возможности, наряду с высокими циклическими характеристиками.

FLA-батареи глубокого цикла разряда

FLA-батареи глубокого цикла используются в различных приложениях, таких как подъемные платформы, поломоечные машины, гольфкары, малые суда, RV, и возобновляемые источники энергии, обеспечивая постоянную мощность для устройств, транспортных средств, или судов. Эти батареи предназначены для питания средними и малыми токами, в течение длительного периода времени в гораздо большей степени глубины разряда. Кроме того, FLA-батареи глубокого цикла предназначены выдерживают во много раз больше циклов заряда-разряда, чем батареи двойного назначения.

Уравнительный заряд (только для АКБ с жидким электролитом)

Уравнительным зарядом называется избыточный заряд, которому подвергают FLA-батареи после того как они были полностью заряжены. Выравнивание избавляет от негативных последствий химических реакций таких, как расслоение электролита, при котором концентрация кислоты больше в нижней части батареи, чем в верхней части, тем самым вызывая коррозию пластин и потерю мощности. Выравнивание также помогает удалить кристаллы сульфата, которые могли нарости на пластинах. Если их не остановить, этот процесс, называемый сульфатацией, приведет к сокращению общей емкости и срока службы аккумулятора.

Часто рекомендуется, чтобы батареи должны периодически подвергаться уравнительному заряду, от одного раза в месяц, до одного или двух раз в год, чаще, при хранении в условиях жарких условиях. Однако, Trojan Battery рекомендует выравнивание только при низкой или сильно различающейся удельной плотности (± 0,015) обнаруженной после полного заряда батареи.

Выбор лучшей батареи для ваших нужд

Эта таблица предназначена, чтобы помочь вам выбрать, какая батарея наилучшим образом подходит для ваших нужд. Существуют два различных признака, которые должны быть определены прежде, чем использовать эту таблицу.
Выбор лучшей батареи для ваших нужд

1) Каковы циклические нагрузки?
Легкие, Средние, Тяжелые* глубины разряда
(ГР –процент разряда батареи)

2) Нужно ли запускать двигатель?
Малые моторы, большие моторы или вообще нет мотора.

ЗАМЕЧАНИЯ:
* Не рекомендуется понижать ГР менее 80%

Если у вас и тяжелые стартерные требования и тяжелые циклические нагрузки – рекомендуется иметь оба типа типа батарей.