Dryfit аккумуляторы

Устройство аккумулятора технологии dryfit

Dryfit — это проприетарная технология загущения электролита немецкой компании Sonnenshine.  Если в обычных гелевых аккумуляторах для загущения электролита используется силикагель, то в dryfit аккумуляторах используется керамическая крошка. В остальном конструкция похожа на обычные AGM-гель аккумуляторы.

dryfit аккумуляторГелевый аккумулятор, изготовленный по технологии dryfit, состоит из положительного и отрицательного пакетов пластин, разделенных между собой микропористыми сепараторами. Пластины в каждом из пакетов соединены с общим токоотводом (мостом). К мосту приварен вывод (борн). Для блочных аккумуляторов dryfit пакеты пластин соединяются с помощью сварки последовательно с соседним пакетом пластин через специальные отверстия во внутренних стенках корпуса, что позволяет получить напряжение сборки от 4 до 12 В. В случае блочных аккумуляторов борн приваривается к крайним мостам.

В гелевых аккумуляторах пакеты пластин установлены в корпус из непрозрачного ударoпрочного пластика САН, АБС или ПП.

Крышка аккумулятора технологии dryfit герметично соединена с корпусом, места вывода борнов также герметизированы. Конструкция вывода и способ герметизации полюса гелевого аккумулятора зависит от типа гелевой аккумуляторной батареи и размера элемента или блока. В крышке имеется одно или несколько (в зависимости от емкости и общего напряжения аккумулятора) отверстий, через которые происходит заполнение аккумулятора электролитом в процессе производства. Затем в заливочное отверстие устанавливается клапан избыточного давления.Общее устройство аккумулятора

Клапан избыточного давления

Клапан избыточного давленияКлапан устанавливается в каждое заливочное отверстие гелевого аккумулятора. Клапан предназначен для поддержания избыточного давления внутри аккумулятора, что требуется для оптимального прохождения процесса рекомбинации газов.
GNB Industrial Power применяет в производстве герметизированных аккумуляторов dryfit клапаны избыточного давления только собственного изготовления, обращая особое внимание на важность данного элемента для надежности работы аккумулятора. Давление срабатывания клапана строго фиксировано и составляет 150-200 миллибар превышения над атмосферным давлением. Все клапаны перед установкой в гелевые аккумуляторы технологии dryfit подвергаются обязательному сплошному контролю, что выгодно отличает продукцию GNB Industrial Power от продукции многих конкурентов.

Конструкция и герметизация выводов моноблоков технологии dryfit

Типы выводов для моноблоков отличаются своим многообразием. Это и штекерные выводы шириной 4,8 и 6,3 мм (типы S и SR), и выводы под болтовое соединение (G, M, F), отличающиеся внешним видом, типами и диаметрами резьбы применяемых для монтажа болтов, моментами затяжки и др., конусный вывод (А), а также прочие специальные типы выводов. Некоторые варианты типов выводов показаны на рисунках.

Фронтальный вывод
Конусный вывод
Болтовые соединения
Болтовые соединения

 

 

Основы надежности аккумуляторов технологии dryfit

Электролит в аккумуляторах технологии dryfit находится в связанном состоянии – загущен до состояния геля – что в отличие от традиционной технологии аккумуляторов со свободным электролитом, обеспечивает условия для рекомбинации разложившейся при электролизе воды. Реакция рекомбинации – то есть соединения образовавшегося кислорода с ионами водорода из раствора электролита – протекает в гелевых аккумуляторах настолько эффективно, что долив воды в течение всего срока службы батарей не только не требуется, но даже запрещен.

В производстве аккумуляторов с желеобразным электролитом применяются не содержащие сурьмы сплавы решеток положительных и отрицательных электродов – пластин аккумуляторов. Легирование сурьмой традиционно используется в технологии производства свинцово-кислотных аккумуляторов. Сурьма придает свинцу хорошие литьевые свойства, механическую прочность, а в ходе эксплуатации устойчивость при работе на циклическую нагрузку. Однако, наряду с полезными свойствами, она увеличивает саморазряд батареи и приводит к повышенному газовыделению при заряде. Все это противоречит концепции герметизированных гелевых аккумуляторов, поэтому при отливке решеток пластин в технологии dryfit применяется легирование свинца другими материалами, а именно оловом и кальцием. Олово выполняет функцию сурьмы в части обеспечения адгезии активной массы к решетке пластины и устойчивости в циклических режимах эксплуатации, кальций придает пластинам механическую прочность.

Аккумуляторы технологии dryfit отличаются устойчивостью к внутренним коротким замыканиям пластин, так как желеобразный электролит препятствует образованию крупных кристаллов сульфата свинца и росту дендритов (свинцовых игл). Все это делает возможным восстановление емкости гелевого аккумулятора даже после глубокого разряда.

Большой запас электролита в аккумуляторах обеспечивает их надежную работу в сложных температурных условиях, таких как повышенная температура окружающей среды, а также возможность разряда с частичным снятием емкости при отрицательной температуре без риска замораживания электролита.

Гелевые аккумуляторы не подвержены такому явлению, как расслоение плотности электролита по высоте. Этот эффект характерен для аккумуляторов с жидким электролитом, как находящимся в свободном состоянии, так и впитанным в стекловолоконный сепаратор. Он объясняется тем, что при заряде свинцово-кислотного элемента вблизи его электродов образуется концентрированная серная кислота с высокой удельной массой по сравнению с плотностью разбавленной серной кислоты, которая под действием силы тяжести стремится опуститься на дно аккумуляторного элемента, обедняя тем самым поверхностные слои электролита. Гель представляет собой объемную структуру, где, в идеале, каждая молекула жидкости пространственно связана мельчайшими частицами «желеобразователя», поэтому разделение электролита по плотности чрезвычайно затруднено и практически не наблюдается, даже в конце срока эксплуатации.

Технология dryfit позволяет применять положительные пластины различной конструкции – как плоские намазные, так и трубчатые (панцирные). Использование последних дает возможность достичь наивысших показателей как по сроку службы, так и по количеству циклов разряд-заряд, что особенно важно для тяговых аккумуляторов.

Таким образом, аккумуляторы, произведенные по технологии dryfit, с желеобразным электролитом обладают исключительно низким газовыделением, не требуют обслуживания в ходе эксплуатации, обеспечивают циклический ресурс, не уступающий показателям батарей классической технологии, устойчивы к глубоким разрядам, повышенным рабочим температурам, не подвержены внутренним коротким замыканиям и эффекту расслоения плотности электролита по высоте. Крайне низкий саморазряд гелевых аккумуляторов позволяет хранить их до двух лет без подзаряда.

Экономия энергии заряда аккумуляторов технологии dryfit и расслоение электролита по высоте в аккумуляторах традиционной технологии

Аккумуляторы традиционной технологииАккумуляторы традиционной технологии
Концентрированная серная кислота, образующаяся во время заряда, под действием силы тяжести опускается вниз. Плотность электролита может быть выровнена во время интенсивного заряда аккумулятора, что требует дополнительных энергозатрат.

 

Серная кислота серная кислота
Аккумуляторы технологии dryfitАккумуляторы технологии dryfit
Трехмерная структура геля препятствует расслоению плотности электролита по высоте. В результате, экономится энергия, расходуемая на заряд батареи.

 

Серная кислота серная кислота

Как работает гель? Рекомбинация

Гелевые аккумуляторы состоят из положительно и отрицательно заряженных электродов (пластин), разделенных сепараторами. Проводимость между пластинами обеспечивает электролит, который в случае свинцово-кислотного элемента представляет собой водный раствор серной кислоты. В традиционной технологии применяется жидкий электролит, который заполняет все свободное пространство аккумулятора.

Для приготовления электролита гелевых аккумуляторов в раствор серной кислоты добавляют специальное вещество – загуститель или «желеобразователь», превращающее жидкий электролит в вязкую субстанцию, которая также заполняет весь свободный объем элемента или блока, за исключением его самой верхней части под крышкой аккумулятора. Через некоторое время после залива, электролит в аккумуляторе технологии dryfit приобретает еще большую вязкость за счет того, что частицы загустителя объединяются в пространственную структуру и связывают молекулы жидкости в трехмерную, объемную сеть.

В процессе эксплуатации аккумуляторов в желеобразном электролите образуются микротрещины (каналы) по которым газ, образующийся при заряде аккумулятора, может свободно перемещаться от одного электрода к другому. Тем самым в гелевом аккумуляторе создаются условия для преимущественного протекания реакции, обратной реакции разложения воды – реакции рекомбинации.

Рекомбинация

В конце заряда свинцово-кислотного аккумулятора, когда сульфат свинца практически полностью преобразован в активные вещества положительного и отрицательного электродов, энергия электрического тока в основном расходуется на электролиз воды с образованием кислорода и водорода.

Термин рекомбинация, применительно к свинцово-кислотному аккумулятору, означает процесс, обратный электролизу, то есть взаимодействие высвобождающихся при заряде кислорода и водорода с образованием молекул воды. Именно данное явление, наблюдаемое при определенных условиях, обеспечивает возможность создания необслуживаемого аккумулятора с точки зрения регулирования уровня электролита в ходе эксплуатации. Данный процесс осуществляется в аккумуляторах технологии dryfit и AGM. Необходимым условием, обеспечивающим процесс рекомбинации, является прежде всего наличие микроскопических пор в объеме электролита, по которым может продвигаться газообразный кислород. Поры, образуемые волокнами матричного сепаратора в аккумуляторах технологии AGM, или микротрещины в геле в аккумуляторах технологии dryfit формируют каналы между пластинами разноименного знака, называемые также каналами рекомбинации.

Цикл взаимных превращений химических веществ в ходе реакции рекомбинации начинается на положительном электроде, где до молекулярного состояния восстанавливаются ионы кислорода. Высвобождающиеся при этом электроны поступают через замкнутую внешнюю электрическую цепь к отрицательному электроду. Ионы водорода остаются в электролите в растворенном состоянии и не преобразуются в газ. В отличие от открытых систем, в элементах с клапанным регулированием образовавшийся газообразный кислород не может сразу покинуть объем аккумулятора. Он продвигается по каналам рекомбинации к отрицательной пластине, где окисляет чистый свинец с образованием оксида свинца.

Окисленный свинец нестабилен в среде серной кислоты и под ее воздействием преобразуется в сульфат, в качестве побочного продукта реакции образуется вода. Наличие сульфата свинца на отрицательном электроде означает его частичную разряженность, которая естественным образом компенсируется током заряда. То есть сульфат свинца снова преобразуется в чистый свинец и серную кислоту с участием электронов из внешней электрической цепи и растворенных в электролите ионов водорода.

В связи с реализацией механизма рекомбинации гелевые аккумуляторы технологии dryfit и аккумуляторы технологии AGM не требуют долива воды на протяжении всего срока эксплуатации, а также характеризуются очень низким газовыделением.

Рекомбинация воды

Традиционные аккумуляторы с жидким электролитомТрадиционные аккумуляторы с жидким электролитом
При заряде аккумулятора из-за разложения воды образуется газ. Он поднимается к поверхности электролита в виде пузырьков и выходит в окружающее пространство. Как результат – расход воды должен восполняться доливом воды при обслуживании.

 

Кислород кислород         Водород водород

Аккумуляторы технологии dryfit с желеобразным электролитомАккумуляторы технологии dryfit с желеобразным электролитом
98% образующегося на положительном электроде кислорода продвигается к отрицательному электроду, где вступает в реакцию рекомбинации с ионами водорода.

 

 

Кислород кислород         Водород водород

Остерегайтесь подделок!

!Сейчас почти все аккумуляторы AGM из Китая. Надо отметить, что иногда качество китайского импортного продукта бывает вполне приемлемо, но часто случается, что в борьбе за и без того насыщенный рынок, дешевая второсортная продукция выдается за высококлассный товар, не уступающий по характеристикам самым лучшим европейским образцам. При этом недобросовестные производители заявляют явно завышенные сроки службы, электрические параметры и циклический ресурс, которые никогда не реализуются на практике.

Сегодня на европейском рынке все чаще всплывают «гель»-аккумуляторы из Азии, которые позиционируются изготовителем как гелевые аккумуляторы, изготовленные по технологии dryfit. Разнообразие идей велико: от простой переклейки этикеток на аккумуляторы AGM до гелевых аккумуляторов с желеобразным электролитом, но очень плохого качества. Встречаются также и комбинированные варианты, когда в стандартный аккумулятор технологии AGM добавляется небольшое количество желеобразного вещества непонятного назначения, которое фактически не является рабочей средой и не принимает участие в токообразующих реакциях.

Новые «выгодные» гель-аккумуляторы различных производителей, недавно появившиеся на рынке, часто имеют официальные характеристики якобы равные по количеству циклов, сроку службы и электрическим параметрам аккумуляторам dryfit Sonnenschein. К ним прилагаются сертификаты качества и многочисленные знаки технического контроля, но все это, чаще всего – не более, чем умелая подделка оригинальных гелевых аккумуляторов.

Практика неумолимо доказывает, что дешевые батареи в лучшем случае не дают ожидаемого экономического эффекта от их применения, а в худшем — оказываются опасным браком.

 

Прочитано 3625 раз(а)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *