Что такое намазные пластины в аккумуляторе
Перейти к содержимому

Что такое намазные пластины в аккумуляторе

  • автор:

Аккумуляторы технологии AGM

Технология AGM производства аккумулято­ров подразумевает, что весь электролит находится в связанном состоянии – впитан в стекловолоконную матрицу – и нигде более, за исключением пространства между пластинами, в объеме аккумулятора не присутствует. Данный факт во многом определяет эксплуатационные свойства и особенности AGM аккумуляторов.

Необходимым условием эффективной работы аккумулятора AGM является хорошая смачиваемость электролитом поверхности положительных и отрицательных пластин. Это условие может быть выполнено за счет плотного контакта пластин и сепаратора и возможно только с применением плоских намазных пластин как отрицательной, так и положительной полярности.

Конструкция AGM аккумуляторов обеспечивает высокие значения мощности разряда в расчете на единицу объема. Данный факт определяется типом применяемых пластин (плоские намазные), их плотной упаковкой и относительно малым количеством электролита. Указанная особенность аккумуляторов AGM позволяет компоновать мощные батарейные системы в условиях ограниченного пространства, что является особенно актуальным при оснащении систем бесперебойного питания переменного тока UPS.

Аккумуляторы AGM не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Им присущ эффект внутренней рекомбинации газа в процессе заряда с образованием воды. Каналы рекомбинации в матричном электролите образованы волокнами пористого сепаратора. Поры стекловолоконного сепаратора являются относительно крупными, за счет этого AGM аккумуляторы характеризуются максимально возможным коэффициентом рекомбинации воды, разложившейся в процессе электролиза – 99%.

Аккумуляторы технологии AGM – это надежные и удобные в эксплуатации автономные источники тока, разработанные для широкого ряда применений. Для реализации расчетного срока службы аккумуляторов, а также всех возможностей и преимуществ, обеспечиваемых AGM конструкцией, выполняйте в ходе монтажа и эксплуатации все указания и предписания производителя батарей. Перед заказом аккумуляторов получите консультацию в представительстве GNB Industrial Power для расчета и выбора наиболее оптимальной серии и емкости батареи с учетом работы в заданных условиях.

Общее устройство аккумулятора технологии AGM

AGM – аббревиатура от Absorbent Glass Mat – стекловолоконный материал, выполняющий двойную функцию: резервуара для электролита и одновременно сепаратора, электрически разделяющего положительную и отрицательную пластины.

Общее устройство AGM-аккумулятора

Особенности конструкции аккумулятора технологии AGM

AGM-аккумулятор состоит из положительного и отрицательного пакетов пластин, разделенных между собой стекловолоконным сепаратором. Пластины в каждом из пакетов соединены с общим токоотводом (мостом). В блочных аккумуляторах пакеты пластин соединяются с помощью сварки последовательно через специальные отверстия во внутренних стенках корпуса, что позволяет получить напряжение сборки от 4 до 12 В. К крайним мостам блочных аккумуляторов приварен вывод (борн). Пакеты пластин установлены в корпус из непрозрачного ударопрочного полипропилена. Крышка аккумулятора герметично соединена с корпусом, места электрических выводов также герметизированы.

Конструкция вывода и способ его герметизации зависит от типа 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.

Сепаратор

Отличительной особенностью технологии AGM является применение сепараторов из стекловолокна, которые выполняют не только функцию разделения пластин противоположного знака, но и сами служат резервуаром для электролита. На рисунке показан микроволоконный сепаратор под увеличением. Он состоит из тончайших стеклянных волокон различного диаметра и длины, для усиления могут применяться включения из синтетического волокна. Жидкий электролит в пористом сепараторе удерживается за счет капиллярного эффекта. Весь находящийся в AGM-аккумуляторе электролит впитан в сепаратор и отсутствует в свободном пространстве внутри бака.

Клапан избыточного давления

Клапан устанавливается в каждое заливочное отверстие и предназначен для поддержания избыточного давления внутри аккумулятора, что требуется для оптимального прохождения процесса рекомбинации газов. Схематично одна из конструкций клапана избыточного давления аккумуляторов AGM показана на рисунке.

Концерн Exide Technologies применяет в производстве герметизированных аккумуляторов клапаны избыточного давления только собственного изготовления, обращая особое внимание на важность данного элемента для надежности работы аккумулятора. Давление срабатывания клапана составляет порядка 200 миллибар разницы с атмосферным давлением. Клапаны батарей изготавливаются из материала, не поддерживающего горение, что дополнительно препятствует проникновению пламени внутрь аккумулятора и возгоранию находящейся там газовой смеси.

  • Аккумуляторы технологии dryfit
  • Аккумуляторы технологии AGM
  • Аккумуляторы с жидким электролитом

Выход аккумуляторов из строя и средства продления срока их службы

Март 2016

Как известно, работа свинцово-кислотной аккумуляторной батареи основана на возникновении разности потенциалов между двумя электродами, погруженными в электролит. Активное вещество отрицательного катода – чистый свинец, а положительного анода – двуокись свинца. В системах резервного и автономного питания могут применяться аккумуляторы, изготовленные по разным технологиям: обслуживаемые наливные, герметичные гелевые или AGM. Вне зависимости от технологии, химические процессы, протекающие в свинцово-кислотных аккумуляторах, схожи:

При эксплуатации неизбежно происходит так называемое старение аккумулятора, то есть постепенная потеря емкости – вплоть до допустимого предела эксплуатации, обычно принимаемого по снижению емкости до 60% от исходной.

В идеальных условиях реальный срок эксплуатации аккумуляторов в буферном режиме может приближаться к номинальному.

Процесс старения аккумулятора может значительно ускориться в силу действия следующих разрушающих процессов:

  • Сульфатация пластин;
  • Коррозия пластин и осыпание активной массы;
  • Испарение электролита или так называемое «высыхание» аккумулятора;
  • Стратификация электролита (характерно только для наливных АКБ).

Сульфатация пластин

Когда аккумулятор разряжен, рыхлая активная масса превращается в твердые микрокристаллы сульфата свинца. Если зарядку аккумулятора не производить длительное время, микрокристаллы укрупняются, налет уплотняется и перекрывает доступ электролита к пластинам, что делает зарядку аккумулятора невозможной.

Факторы, повышающие риск сульфатации:

  • длительное хранение в разряженном состоянии;
  • эксплуатация при высокой температуре окружающей среды;
  • хронический недозаряд аккумулятора в циклическом режиме (необходим 100% заряд не реже чем раз в месяц);
  • экстремально глубокий разряд аккумулятора.

Сульфатация пластин может быть частично устранена специальными режимами заряда АКБ.

Коррозия и осыпание активного вещества

На положительных пластинах коррозия ослабляет сцепление решетки с активным веществом. Кроме того, само активное вещество положительной пластины постепенно теряет прочность. При каждом цикле намазной слой пластины меняет состояние из объемной массы микрокристаллов окиси свинца в жесткую кристаллическую структуру сульфата свинца. Чередование сжатия и расширения снижает физическую прочность намазного слоя, что в сочетании с ослаблением сцепления приводит к сползанию и осыпанию активного вещества на дно аккумулятора.

Коррозия и накопление отслоившегося активного вещества могут приводить к деформации пластин аккумулятора и, при наихудшем развитии событий, к их замыканию.

Факторы, повышающие риск коррозии и осыпания активной массы:

  • заряд слишком высоким напряжением;
  • заряд недостаточным током – то есть долгое нахождение под высоким напряжением в фазе наполнения;
  • слишком долгое нахождение в фазе абсорбции («перезаряд»);
  • заряд аккумулятора слишком большим током;
  • ускоренный разряд аккумулятора слишком большим током.

Осыпание (сползание) активной массы электролита – необратимое явление. Самое опасное последствие сползания активной массы – замыкание пластин.

Испарение электролита

При разряде на положительной пластине аккумулятора из воды образуется кислород. В нормальных условиях поддерживающего заряда кислород рекомбинирует на отрицательной пластине аккумулятора с водородом, восстанавливая исходное количество воды в электролите. Но диффузия кислорода в сепараторе затруднена, поэтому процесс рекомбинации не может быть 100% эффективным. Снижение доли воды изменяет зарядные характеристики аккумулятора и при определенном пороге делает заряд полностью невозможным.

Факторы, повышающие риск «высыхания аккумулятора»:

  • эксплуатация при высокой температуре окружающей среды;
  • заряд слишком большим током или напряжением;
  • слишком высокое напряжение поддерживающего заряда — «перезаряд» аккумулятора.

Испарение электролита – необратимое явление для гелевых и AGM аккумуляторов. Основная причина высыхания, особенно для AGM – «перезаряд» аккумуляторов.

Терморазгон и термический пробой аккумуляторов

Старение аккумулятора в силу перечисленных выше процессов происходит ускоренными темпами, однако все же достаточно медленно и часто незаметно.

В отдельную категорию можно выделить эффект терморазгона, при котором разрушение происходит в сжатые сроки и наблюдается явным образом в виде термического пробоя.

Рекомбинация газов в герметичной батарее – это химический процесс с выделением тепла. Когда рекомбинация идет при правильных значениях напряжения и тока заряда, нагрев не создает проблем. Однако, когда батарея перезаряжена, внутренняя температура повышается быстрее, чем батарея может быть охлаждена снаружи. Повышение температуры уменьшает зарядное напряжение, что в стадии абсорбции приводит к одновременному увеличению тока. Это в свою очередь вновь повышает температуру.

Запускается самоподдерживающийся цикл увеличения тока и тепловыделения, приводящий, при худшем развитии ситуации, к деформации решеток и внутреннему короткому замыканию с необратимым разрушением аккумулятора.

Факторы, повышающие риск появления эффекта терморазгона:

  • прерывистый или «пульсирующий» заряд из-за нестабильного внешнего источника энергии или некачественного зарядного устройства;
  • слишком долгое нахождение в фазе абсорбции – «перезаряд»;
  • плохой теплоотвод или повышенная температура окружающей среды.

Специфика разрушающих процессов в цепочке АКБ

Для новых установок рекомендуется использовать аккумуляторы не только одной марки, но и одной заводской партии. Однако практика показывает, что и в одной партии не бывает даже двух аккумуляторов с точно совпадающими характеристиками емкости, степени заряда и внутренних токов утечки.

Тем более требование одинаковых характеристик недостижимо, когда нужно заменить поврежденный аккумулятор в уже эксплуатируемой батарее.

Тем более требование одинаковых характеристик недостижимо, когда нужно заменить поврежденный аккумулятор в уже эксплуатируемой батарее.

Незначительный разброс по степени заряженности новых аккумуляторов чаще всего сглаживается в процессе приработки за несколько циклов разряда и заряда. Но при значительном разбросе или различиях характеристик емкости разбаланс между отдельными АКБ массива со временем только возрастает.

Систематические перезаряды аккумуляторов с меньшей емкостью и возможные переполюсовки недозаряженных аккумуляторов при глубоких разрядах приводят к накоплению повреждений и выходу из строя отдельных аккумуляторов. В силу эффекта терморазгона даже один вышедший из строя аккумулятор может уничтожить весь массив батареи.

Активное выравнивание заряда аккумуляторов

Сгладить различия параметров аккумуляторов можно используя специальное устройство, называемое балансир заряда АКБ или нивелир разбаланса.

балансир.jpg

Нивелир разбаланса SBB2-12-A уравнивает состояние заряда двух последовательно соединенных 12В аккумуляторов или нескольких таких параллельных цепочек. Принцип работы основан на активном перераспределении заряда элементов батареи, при котором на соседних аккумуляторах устанавливаются практически одинаковые напряжения. Нивелир SBB2-12-A обеспечивает перераспределение заряда между аккумуляторами даже при отсутствии тока зарядного устройства.

ВАЖНО! Применение балансиров заряда снижает риск возникновения разрушающих процессов, однако не может исправить уже серьезно поврежденный АКБ.

Физически устройство выравнивания заряда аккумуляторов представляет собой компактный электронный модуль, подключаемый к каждой паре последовательно соединенных элементов:

  • для батареи номиналом 24В требуется один балансир заряда на цепочку (схема1).
  • для батареи номиналом 48В требуется три балансира заряда на цепочку (схема 2).

Электропитание SBB осуществляется от самой батареи или от источника заряда. Собственное энергопотребление SBB мало и соизмеримо с потерями на саморазряд.

Эффективность нивелира SBB2-12-A принципиально выше, чем у других балансиров заряда, работа которых основана либо на шунтировании избыточной зарядной мощности (т.н. пассивные балансиры, создают прямые потери энергии), либо на селективном подзаряде элементов (выравнивание идет только во время заряда). Максимальный ток выравнивания SBB2-12-A – 5А, что превосходит возможности всех представленных на рынке альтернативных устройств.

Эффект применения балансира заряда :

1) Повышение общей надежности и увеличение срока службы аккумуляторов.

2) Увеличение энергоотдачи аккумуляторной батареи, т.к. при глубоких разрядах батарей более полно используется емкость всех аккумуляторов в последовательной цепи.

Балансиры SBB работают постоянно, поддерживая аккумуляторы в равновесном состоянии даже при выключенном зарядном устройстве.

Схема подключения

Схема подключения нивелира (балансира) на батарею 24В и 48В.

Ниже представлены схемы подключения нивелира заряда SBB2-12-A к свинцово-кислотным аккумуляторным аккумуляторам 12В в батареях номиналом 24В и 48В.

Схема 1. Батарея 24В из двух АКБ 12В

Схема 2. Батарея 48В из четырех АКБ 12В

Подключение нивелира (балансира) на батарею из нескольких параллельных цепочек.

Допускается работа одного балансира выравнивания заряда SBB на 2-3 параллельных цепочки аккумуляторов – если разбаланс невелик и нет превышения по максимальному току выравнивания. Отдельная балансировка каждой цепочки дает лучшие результаты за счет селективности корректирующего воздействия.

При использовании одного нивелира на несколько цепочек необходимо применять схему соединения аккумуляторов с шинами постоянного тока и соединением средних точек (Схема 3).

При использовании отдельного нивелира в каждой цепочке можно применять обычную схему соединения аккумуляторов (Схема 4).

4.jpg

Схема 3 Один балансир на несколько цепочек

Схема 4. Отдельные балансиры на каждую цепочку

Аккумуляторные батареи с трубчатыми и намазными пластинами. В чем разница?

Для начала попробуем рассмотреть основные отличия между характеристиками трубчатых и намазных пластин:

Плоские пластины Трубчатые пластины Пояснение
Количество циклов заряд-разряд (глубина 80%) 100 — 1000 1100 — 1800
Уровень надежности Средний Высокий
Риск наслоения Средний Низкий Внешняя форма положительной трубчатой пластины позволяет более свободное перемещение электролита
Плавающий ток Средний Низкий
Термическая эффективность Средняя Высокая Аккумуляторны с трубчатыми пластинами содержат относительно больше электролита и обладают более свободной конвекцией
Плотность энергии Средняя Высокая
Электрическое сопротивление Среднее-Низкое Низкое Более свободное перемещение электролита в аккумуляторных батареях с трубчатыми пластинами обеспечивает более низкое внутреннее сопротивление
Ожидаемый срок службы 15-18 лет более 20 лет
Хранение заряда Длительное Очень длительное Электролит в аккумуляторах с трубчатыми пластинами не содержит примесей

Почему технология трубчатых пластин выглядит лучше? Секрет заключается в многотрубчатом кожухе (перчатке) гребня и увеличенной площади поверхности положительной пластины. Усовершенствованные трубчатые кожухи изготовлены из 100% полиэфирного высокопрочного мультифиламентного волокна, пропитанного акриловой смолой и прикрепленного поперек трубок, в то время как волокна расположены продольно.

Характеристики трубчатого кожуха:

  1. Высокая пористость и низкое электрическое сопротивление — низкое электрическое определяет размер пор, который позволяет легко перемещаться электролиту, но в то же время снижает осыпание активного материала до незначительного количества.
  2. Хорошая механическая прочность и эластичность — перчатка выдерживает высокое давление, которое активный материал создает во время циклического расширения. Ткань удерживает пасту прижатой к проводящим штырям свинца, обеспечивая стабильную работу. Механическая стойкость к истиранию во время сборки ячеек снижает объем отходов и загрязнений
  3. Сниженная скорость высвобождения сурьмы — волокно, удерживающее активный материал вокруг штырей, действует как фильтр для электролита, снижая скорость высвобождения сурьмы из положительных решеток. С другой стороны, в аккумулятоных батареях с плоскими пластинами свободное место между сетками и электролитом практически отсутствует.
  4. Полужесткое тканое волокно придает перчатке стабильную форму, что позволяет легко и быстро заполнить ее пастой, порошком или суспензией.
  5. Высокая стойкость к короткому замыканию — перчатки могут оборудоваться специальным защитным решением для двух смежных трубок, что приводит к значительному увеличению сопротивления пластины короткому замыканию. В частности, решение ISM (где половина внешних трубок полностью закрыта) обеспечивает лучшую защиту от коротких замыканий между положительными и отрицательными пластинами с незначительным увеличением электрического сопротивления.

Благодаря увеличенной площади поверхности положительной пластины трубчатые батареи имеют на 20% большую электрическую емкость, чем батареи с плоскими пластинами сопоставимого размера и веса. Благодаря меньшему отслаиванию положительной пластины трубчатые батареи также обеспечивают до 30% более длительный срок службы, чем батареи с плоскими пластинами. Кроме того, инженеры по аккумуляторным батареям подтверждают, что трубчатые элементы используются более широко, поскольку они обеспечивают более высокую скорость передачи энергии.

Сомневающиеся по поводу трубчатой ​​конструкции могут возразить, что плоские батареи из-за их более простой конструкции, как правило, дешевле в производстве и обслуживании. Однако было показано, что трубчатые батареи имеют как более длительный срок службы, так и более быструю подачу энергии при эквивалентном размере, но при этом производятся по конкурентоспособной цене.

Трубчатые пластины быстрее передают энергию благодаря:

  1. Компактной структуре
  2. Увеличенной массе и площади поверхности активного материала.
  3. Легкости циркуляции кислоты по трубчатой ​​пластине.

Возможно, наиболее важным для стационарных применений является то, что трубчатая положительная решетка не требует горизонтальных стержней, что практически исключает положительный рост пластины и, следовательно, утечки после уплотнения и растрескивание яса. В результате в приложениях, требующих длительного срока службы,аккумуляторные батареи с трубчатыми пластинами обеспечивают лучшее и самое надежное электропитание за затраченные деньги.

Традиционно к аккумуляторам с трубчатыми пластинами отностятся аккумуляторы OPzS и аккумуляторы OPzV.

ПРЕИМУЩЕСТВА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ С ПАНЦИРНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ ПЕРЕД БАТАРЕЯМИ С МОНОПАНЦИРНЫМИ (НАМАЗНЫМИ) ЭЛЕКТРОДАМИ

Тяговые аккумуляторные батареи используются в качестве источника энергии в напольных транспортных средствах с электрической тягой.

Область применения: электропогрузчики, электрокары, управляемые электротележки отечественного и импортного производства.

Оптимизированный ряд емкостей аккумуляторов, выпускаемых Тюменским аккумуляторным заводом, охватывает самую широкую группу транспортных средств.

Тяговые аккумуляторы комплектуются в батареи любого напряжения от 10 до 80 вольт по заказу потребителя.

Аккумуляторы изготавливаются с панцирными электродами и с монопанцирными электродами.

Батареи поставляются в сухозаряженном исполнении, а также залитыми и заряженными, в зависимости от желания Покупателя.

Тяговые аккумуляторы TYUMEN BATTERY — это длительный срок службы, высокая мощность и надежность.


Тяговые аккумуляторы с монопанцирными электродами

Технические характеристики:
Отрицательная пластина
Пластина состоит из плоского свинцово-сурьмянистого токоотвода сетчатого типа, в который впрессована отрицательная активная масса. Это традиционное исполнение тяговых пластин (1).

Положительная монопанцирная пластина
Положительный монопанцирный электрод представляет собой традиционную намазную пластину, помещенную в оболочку из нетканного синтетического материала. За счет плотного прилегания материала к поверхности пластины, в процессе работы аккумулятора материал оболочки врастает в активную массу, создавая монолитный поверхностный слой, препятствующий осыпанию активной массы (2).

Для исключения коротких замыканий между положительной и отрицательной платинами установлен сепаратор из микропористого материала, основой которого является сверхвысокомолекулярный полиэтилен (4).

Бак и крышка изготовлены из ударопрочного морозостойкого полипропилена. Крышка герметично приваривается к баку. Такая конструкция корпуса обеспечивает невыливаемость электролита при наклонах аккумулятора по углом до 45 градусов (5).

В заливочной горловине аккумулятора установлена пробка с откидной крышкой, которая позволяет проводить обслуживание аккумулятора без удаления пробки. В пробке имеется лабиринтный канал, который препятствует вытеканию электролита и обеспечивает отвод газа при заряде (6).

Соединение аккумуляторов в батарею осуществляется массивными свинцовыми перемычками, которые припаиваются к выводам. Низкое электросопротивление перемычек и узлов пайки способствует повышенной отдаче электроэнергии от аккумуляторной батареи.

Для предотвращения коротких замыканий при эксплуатации и обслуживании батареи, межэлементные соединения закрыты пластмассовыми изолирующими крышками.

Тяговые аккумуляторы с монопанцирными электродами

Аккумуляторы с панцирными пластинами относятся к классу аккумуляторов с наиболее продолжительным сроком службы.

Технические особенности панцирных пластин:

Панцирная положительная пластина
Основой панцирной платины является чехол (панцирь), изготовленный из нетканного микропористого пластика в виде ряда параллельных трубок. Внутри трубок заключена активная масса. Токоотводящей деталью пластины служит запрессованная в активную массу стержневая рамка, отлитая из свинцово-сурьмянистого сплава. Стержневая рамка отливается под давлением, что исключает образование в токоотводящих стержнях раковин и других литейных дефектов, значительно увеличивая срок службы. Микропористый панцирь надежно защищает положительную активную массу от осыпания и оползания на протяжении всего периода эксплуатации аккумулятора (3).

Преимущества:
1. Устойчивость к вибрациям и ударам, позволяющая электропогрузчику или тележке работать на неровной поверхности, преодолевать порожки и т.д.
2. Высокая коррозионная стойкость и малое газовыделение при заряде, за счет чего снижается выкипание электролита и уменьшаются затраты на обслуживание
3. Увеличенный срок службы. Панцирные пластины обеспечивают двукратное увеличение срока службы и постоянство электрических характеристик аккумулятора без дополнительных затрат на обслуживание по сравнению с намазными. Средняя наработка составляет 1200 циклов разряд-заряда, что примерно соответствует 3,5-4 годам службы в эксплуатации.


Сравнительные параметры тяговых аккумуляторов с панцирными и монопанцирными электродами

Контактная информация

Наши телефоны:

+7 (495) 231-21-69
+7 (495) 983-15-94
e-mail: akb@tyumbatt.ru

Время работы:

с 9 до 18 часов
перерыв с 13 до 14
суббота, воскресенье — выходной

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *