Как зарядить гелевый аккумулятор и можно ли это сделать обычным зарядным устройством?

Постоянное развитие техники вызывает развитие и источников её питания, включая аккумуляторные батареи. Если раньше наибольшее распространение имели модели с жидким электролитом, то сейчас все больше начинают использоваться гелевый электролит в качестве основы химических реакций. Несмотря на свою дороговизну и сложность в обслуживании — такие устройства хранения энергии имеют ряд ключевых плюсов.

Сравнение

Чем отличается гелевый от обычного кислотного аккумулятора?

Электролит в нем содержится не в жидкой форме, а в связанной кремнием гелевой субстанции. Соответственно все плюсы такого энергетического накопителя вырастают из этого фактора. Это:

• Длительный срок службы. Гель не настолько химически активен, как щелочно-кислотная жидкость в обычных АКБ. Есть случаи восстановления характеристик работы накопителя спустя 12-14 лет, после окончания срока эксплуатации. Да, гель усыхает, но скорость его прихода в негодность намного ниже, чем у обычного электролита.
• Практически не нужны процедуры обслуживания. Поэтому гелевые устройства энергетического хранения в 99% случаев идут в герметично запечатанном корпусе, без возможности получения доступа к химическим наполнителям банок батареи.
• Очень слабая чувствительность к тряске, покачиванию, и даже полному переворачиванию. Что делает устройство идеальным для применения в малой технике — скутерах, гидро- и обычных мотоциклах, мопедах. Пользуется такие гелевые АКБ популярностью в самолётостроении и у судовладельцев. Меньшие размеры по сравнению с классическими аккумуляторами, при равной ёмкости, делают их идеалом для различных устройств, таких как например устройства бесперебойного питания.
• Малый саморазряд. Из накопителя уходит не больше 20% энергии, при отсутствии нагрузки.
• Большее количество циклов заряда — разряда по сравнению с классическими видами позволяет дольше и интенсивнее использовать устройство энергетического хранения.
• Меньшая чувствительность к перепадам температур.
• Нет жидких кислотных растворов. Поэтому, даже если нарушится герметичность корпуса, аккумулятор будет продолжать работать. Это же даёт большую безопасность для человека, так как гель не течёт.
• Допустим очень низкий разряд аккумулятора без нарушения возможностей его обратной зарядки.

Но как говорится, плюсы накопителя дают и некоторые минусы в его использовании, наиболее сильно это заметно в особенности зарядки гелевых аккумуляторов:

1. Перегрев при перезарядке. АКБ такого типа очень чувствительны к перегреву. Если гель закипит или отслоится от электродов, то мало того, что может произойти разрыв корпуса в результате выделения газов от закипевшего геля, так ещё и нарушится химический цикл сохранения энергии. Соответственно сохранять энергию устройство уже не будет.
2. Эффект памяти. При неправильно произведённом заряде КПД работы энергетического элемента становится намного ниже.

Конструктивные особенности

Если же говорить о том, из чего состоит стандартный гелевый автомобильный аккумулятор, то тут можно выделить несколько элементов. А именно:

• положительные электроды;
• отрицательные пластины;
• электролит в виде геля;
• клапаны сброса избыточного давления;
• клеммы;
• пластиковый герметичный корпус;
• пластины-сепараторы.

Принцип работы такой же, как и у других свинцово-кислотных АКБ. То есть батарея при наличии заряда отдаёт накопленный ток для пуска двигателя и питания потребителей, когда неактивен генератор. При отдаче заряда напряжение постепенно падает, снижается плотность электролита.

Потому нельзя говорить о том, что гелевый аккумулятор на деле чем-то существенно отличается от кислотного варианта АКБ, где внутри находится не гель, а жидкая среда. Помимо серной кислоты и дистиллированной воды, в гелевые АКБ добавляют ещё и загуститель.

Из-за этого многих интересует, как отличить гелевый аккумулятор от жидкостного свинцово-кислотного. Здесь всё просто. Ориентируйтесь на маркировку. На гелевых можно увидеть надписи GEL. Плюс все GEL АКБ необслуживаемые, их корпус полностью герметичный.

Безопасная зарядка обычным зарядным устройством

Обычные зарядные устройства для зарядки гелевых накопителей не сильно подходят, тем не менее их можно использовать. Как правильно зарядить и заряжать гелевый аккумулятор обычным ЗУ? Основной принцип безопасности для последующего функционирования элемента питания – контроль и правильный расчёт токовых составляющих.

Для начала нужно вычислить, какой ток в амперах требуется для зарядки аккумулятора. Для этого берётся информация по максимальной ёмкости в ампер*часах для конкретной модели (зачастую написана пряма на корпусе), и оттуда высчитываются 10%, для быстрой зарядки, или 5% для более безопасной, используемой силы тока. К примеру — аккумулятор имеет ёмкость 150 Аh (ампер*часов), значит максимальную силу ток заряда нужно выставить в 15А, а в идеале (но время восстановление заряда гелевого аккумулятора увеличится в двое) в 7,5А.

Что касается вольт подаваемых с клемм зарядного устройства, — необходимо их выставить в позицию, предназначенную для штатного напряжения аккумулятора, 6В, 12В или 24В.

Теперь, что касается зарядных устройств, у которых нет регулятора силы тока. Нужно обязательно понизить её, иначе последствия будут непредвиденные. Амперы можно уменьшить, если подключить параллельно к электрическому зарядному устройству нагрузку – лампу накаливания. Можно для этого использовать буферный свинцово — кислотный аккумулятор. При лампе будет падать и вольтаж, а вот по поводу буферного аккумулятора — интересно. Схема:

В теории обычный аккумулятор будет понижать амперы, так как он более сильный потребитель и находится в начале параллельной цепи. Параметры по вольтам у обоих АКБ должны быть одинаковыми. Остаток ампер будет уходить в гелевый электролит, что поможет произвести более «мягкую» зарядку. Только после сборки цепи и включения нужно проверить – не начал ли нагреваться гелевый накопитель. Это может произойти в том случае, если обычный неисправен.

Специализированные ЗУ для гелевого аккумулятора

Также существуют специализированные зарядные устройства, которые обладая невысокими выходными токами по амперам позволяют или в целиком автоматическом режиме, или в полу ручном заряжать такие накопители. Такие ЗУ сделаны с учётом особенностей зарядки гелевых аккумуляторов. Наиболее сложные из них позволяют восстанавливать различные по вольтам АКБ. Приобретая же более простые, нужно обращать внимание на соответствие выходного тока (если нет переключателя).

Справка! Чаще пары раз в год заряжать гелевых АКБ не рекомендуется.

Маркировка гелевых АКБ

Этикетка, которая наносится на верхнюю или боковую часть аккумулятора, расскажет о многом. В обязательном порядке здесь будут присутствовать основные характеристики (ёмкость, пусковой ток), а также дата производства. Правда, последняя чаще всего присутствует в закодированном виде, причём производители горазды придумывать самые экзотические способы шифрования. Например, в батареях под брендом Optima используется четыре цифры, первая из которых обозначает год (например, 8 – это 2018), а три остальных – день года (которых 365). Так что определять месяц и число придётся с калькулятором в руке.

Но здесь хоть всё понятно, а вот на АКБ Delta наносится код, состоящий из двух букв и двух цифр. С последними проблем нет – они указывают число месяца, месяц тоже можно определить по букве (А – январь, В – февраль и так далее), а вот год по буквенному обозначению просто так не определить – нужно искать таблицу соответствия.

Не совсем понятная кодировка используется и в батареях Varta: четвёртая по счёту цифра обозначает год, а 5–6 – месяц, причём значения с 17 по 20 обозначают январь–апрель, а май начинается с 53 и дальше идёт по нарастающей.

У других производителей ситуация аналогичная, а всё из-за отсутствия стандартов в маркировке (они есть, но разные для Европы, Азии, США).

Требования

Основные требования к специализированным ЗУ:

• Регуляция напряжения заряда гелевого аккумулятора.
• Адаптация используемой силы тока для различных внешних условий (температуры воздуха в помещении, где проводится восстановление уровня заряда).
• Адаптация количества ампер, в зависимости от температуры самого аккумулятора в различных стадиях.
• Автоматизированная смена напряжений, в зависимости от стадии. Желательны ЗУ, позволяющие проводить насыщение АКБ тремя этапами: 1 — повышенный вольтаж;
• 2 — поддержка постоянного напряжения, при уменьшении количества ампер;
• 3 — минимальная подзарядка при минимуме вольт и ампер.

Возможность работать при различных температурах окружающей среды.

Главные критерии выбора

Для продолжительной работы АКБ нужно подбирать зарядное устройство с определенным набором характеристик, чтобы не только не повредить аккумулятор, но еще и способствовать продлению срока его службы. Решающими являются следующие критерии:

1. Диапазон тока заряда. Для определения нормального уровня этого параметра нужно руководствоваться приблизительными расчетами: 0,05-0,2С, что означает малую часть емкости батареи (С), единицы измерения которой – А.ч. Если автомобильное зарядное разнотипное устройство для питания гелевых аккумуляторов функционирует при токах не выше минимальной границы озвученного интервала (0,05С), то процесс заряда АКБ будет происходить очень долго. В случае обратной ситуации, когда батарея подключена к источнику питания с повышенным током заряда, велик риск выхода ее из строя. Оптимальные значения этого параметра для АКБ типа GEL лежат в пределах 0,15-0,2С.
2. Возможность регулировки тока заряда, что позволяет установить допустимый предел данного параметра в условиях питания батареи определенной емкости. Не рекомендуется подключать зарядку, функционирующую на зарядном токе, превышающем указанные выше рамки, что постепенно приведет к сокращению службы АКБ.
3. Напряжение батареи должно соответствовать типу зарядки. Например, существует зарядное разнотипное устройство для питания гелевых аккумуляторов 12В или 24В, а если требуется прибор для питания батареи напряжением 6В или, например, 48В, в этом случае есть возможность изготовления его на заказ.
4. Температурная компенсация. Данная функция позволяет держать под контролем уровень нагрева АКБ. Наилучшим вариантом является термокомпенсация, датчик температуры которой является выносным для получения более точных измерений.
5. Количество стадий процесса заряда, что подразумевает совокупность циклического и буферного режимов, первый из которых позволяет заряжать батарею сначала постоянным током, затем постоянным напряжением, а второй – поддерживает уже заряженный аккумулятор на высоком уровне.
6. Допустимые значения температуры окружающей среды. Обычно рекомендуется использовать прибор в диапазоне от +5 о С до +40 о С.

Если еще один нюанс: зарядное устройство для герметичных свинцовых гелевых аккумуляторов должно характеризоваться более низким напряжением заряда, чем в случае с жидко-кислотными АКБ. В противном случае, опять же, можно говорить о скором выходе из строя такой батареи.

Время полной зарядки

Сколько заряжать гелевый аккумулятор? Это очень просто подсчитать – ёмкость аккумулятора ампер*часы, делится на выставленную силу тока зарядного устройства. Получаемый результат – это то время в часах, которое требуется элементу питания для полного насыщения энергией. Превышать это время нельзя! Начнётся перегрев. Рекомендуется даже держать на зарядке чуть меньше времени. Пусть аккумулятор зарядится не на 100%, но хотя бы останется целым.

Совет! При заряде, если аккумулятор стал горячим, его требуется немедленно отключить от зарядного устройства и дать остыть. Если этого не сделать, то закипевший гель погубит АКБ без возможности восстановления. Кроме того, при повторной зарядке стоит уменьшить силу тока.

Как проверить гелевый аккумулятор на уровень уже накопленного заряда, чтобы не пропустить момент отключения? Для этого используют обычный мультиметр. АКБ периодически отключают от ЗУ и замеряют вольтаж на клеммах накопителя. Если там напряжение поднимается выше 12,6В для 12 вольтовых, 6,6В для 6В, или 24,6В для 24В, то значит заряд полностью набран. Дальше заряжать нет смысла, тем более, что это может привести к началу нагревания элемента коллекторных банок элемента питания.

Подготовка батареи к зарядке

Перед первой зарядкой аккумулятора необходимо ознакомиться с его параметрами, прежде всего:

1. Standby — напряжение во время хранения и ожидания использования, готовности. Если напряжение на аккумуляторе будет меньше, следует уменьшать напряжение заряда приблизительно вдвое, если это допускает зарядное устройство. Следует производить зарядку периодически: полчаса зарядки, полчаса перерыва. Через два-три цикла перейти в обычный режим.
2. Cycle use — предельное напряжение во время заряда. Стандартная величина 14,1 – 14,4 Вольта. Большинство обычных зарядных устройств имеет номинальное напряжение от 14,5 до 15,5 вольт. Именно поэтому они не подходят для гелевых АКБ (без переделки).
3. «Max initial current» — максимальный ток заряда. Если данный параметр не указан, его выбирают около 10% от емкости. Например, если емкость батареи 50 ампер-часов, выбирают ток 5 Ампер.

Сейчас в продаже появились гелевые обслуживаемые аккумуляторы, в этом случае перед зарядкой следует приоткрутить пробки, чтобы происходила возможная дегазация.

Обслуживание гелевых аккумуляторов

Со временем гель высыхает, теряя свои электролитические свойства. Происходит это конечно с меньшей скоростью, чем в свинцово-кислотных аккумуляторах. Но это частая причина понижения КПД аккумуляторной батареи.

Как восстановить и оживить гелевый аккумулятор в таких случаях? Плотность можно до определённого предела поднять долив в банки аккумулятора дистиллированной воды. Для этого аккуратно снимаются крышечки на каждом из баков АКБ, потом резиновые заглушки, следом туда малым, на 2 мл шприцем, в каждую, заливается дистиллят. При открытых заглушках оставляется батарея на три-четыре часа, для прохождения реакции и впитывания жидкости в гель. Проверяется уровень напряжения на клеммах аккумулятора. Если все в порядке, крышечки ставятся на место и батарею ставят на подзарядку.

Собственно, поднятие плотности, а также периодическая подзарядка до 100% два раза в год – это собственно всё доступное обслуживание гелиевых аккумуляторов.

Как продлить период работы устройства?

Несмотря на то что гелевая АКБ 12 Вольт является необслуживаемой, продлить срок ее службы можно. Реанимировать вздутый аккумулятор нельзя, его утилизируют. Гель в таком случае отделяется от пластин, выработка энергии становится невозможной. Обнаружить внутренние повреждения сложно. К ним относят износ стекловолокна, электродов или электролита.

При подсыхании наполнителя восстановление возможно. Для этого удаляют пластиковую крышку, снимают резиновые клапаны. С помощью шприца в каждую банку вливают по 2 мл очищенной воды. Жидкость должна незначительно закрывать пластины. После увлажнения геля излишки воды выкачивают шприцем. Колпачки и крышку возвращают на место.

Как проверить гелевый аккумулятор

Некоторые виды проверки гелевых накопителей:

1. Для начала нужно слегка потрясти элемент питания, прислушиваясь при этом. Если внутри раздаётся посторонний звук, то с вероятностью в 90% произошло отхождения аккумуляторных пластин. Подобный накопитель — только в утилизацию. Восстановить его в домашних условиях не получится.
2. Если АКБ вздулся или «опухла» хоть одна банка на нем – он также не подлежит ремонту.
3. Если вроде все цело, а напряжение на контактах нулевое, к тому же гелевый аккумулятор не берет зарядку – то это классический разряд устройства до нуля. Здесь поможет зарядное устройство, которым можно «подтолкнуть» батарею, чтобы она стала набирать энергию. Для чего сначала пробуют зарядить её повышенным током (для 12В -15В, для 6-8В, для 24 — 26В). Как только АКБ начинает заряжаться, напряжение опускают до стандартных, зарядных параметров. При этом, скорее всего, параметры работы накопителя ухудшатся.