مقارنة البطارية: حمض الرصاص ، الجل ، AGM

يوجد حاليًا ثلاثة أنواع رئيسية من بطاريات التخزين في السوق: حمض الرصاص مع إلكتروليت سائل ، وهلام و AGM. لديهم جميعًا نفس مبدأ التشغيل ، ولكن هناك اختلافات كبيرة في الجهاز. تمنحهم هذه الاختلافات خصائص خاصة ، ومع ذلك ، فإن كل نوع له عيوبه الخاصة التي يجب مراعاتها عند اختيار البطارية.

بطاريات الرصاص الحمضية مع سائل إلكتروليت

هذا النوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هو الأكثر استخدامًا. ظل تصميمهم دون تغيير إلى حد كبير منذ اختراعهم في عام 1859.

الجهاز ومبدأ العملية

توجد ستة حجرات أو علب معزولة عن بعضها البعض في علبة البطارية. تحتوي كل حجرة على ألواح الرصاص وإلكتروليت سائل. اللوحات ذات الشحنات الموجبة والسالبة (الكاثود والأنود). قد تحتوي ألواح الرصاص على شوائب من الأنتيمون أو السيليكون. المنحل بالكهرباء عبارة عن خليط من حامض الكبريتيك (35٪) والماء المقطر (65٪). توجد بين ألواح الرصاص صفائح فاصلة مسامية تسمى الفواصل. فهي ضرورية لمنع حدوث ماس كهربائي. ينتج كل بنك حوالي 2 فولت بإجمالي 12 فولت (سلسلة ديزي).

ينتج التيار في بطاريات الرصاص الحمضية عن طريق تفاعل كهروكيميائي بين ثاني أكسيد الرصاص وحمض الكبريتيك. هذا يستهلك حامض الكبريتيك الذي يتحلل. تنخفض كثافة المنحل بالكهرباء. عند الشحن من شاحن أو من مولد السيارة ، تحدث العملية العكسية (الشحن).

مزايا وعيوب

يتم تسهيل الاستخدام الواسع النطاق لبطاريات الرصاص الحمضية من خلال تصميمها البسيط والموثوق. إنهم يعطون تيارات بدء عالية إلى حد ما لبدء تشغيل المحرك (حتى 500 أمبير) ، ويعملون بثبات لمدة تصل إلى 3-5 سنوات مع التشغيل السليم. يمكن شحن البطارية بتيارات متزايدة. هذا لن يضر بقدرة البطارية. الميزة الرئيسية هي السعر المعقول.

ترتبط العيوب الرئيسية لهذا النوع من البطاريات بالصيانة والتشغيل. المنحل بالكهرباء سائل. لذلك ، هناك خطر من تدفقه. حمض الكبريتيك سائل شديد التآكل. أيضا ، الغازات المسببة للتآكل تنبعث أثناء التشغيل. هذا يعني أنه لا يمكن تركيب البطارية داخل السيارة ، فقط تحت غطاء المحرك.

يجب على السائق أن يراقب بشكل دوري مستوى شحن البطارية وكثافة الإلكتروليت. إذا تم إعادة شحن البطارية ، فإنها تغلي. يتبخر الماء ويحتاج إلى إعادة تعبئته بشكل دوري في المقصورات. يتم استخدام الماء المقطر فقط.

يجب ألا يُسمح بانخفاض مستوى الشحن إلى أقل من 50٪. يضمن التفريغ الكامل تدمير الجهاز ، حيث تحدث كبريتات عميقة للألواح (تكوين كبريتات الرصاص).

من الضروري تخزين البطارية وتشغيلها في وضع رأسي صارم حتى لا يتسرب المنحل بالكهرباء ولا تغلق الألواح معًا. يمكن أن يحدث التقصير أيضًا نتيجة لانهيار الصفائح.

في موسم البرد ، عادة ما يتم إخراج البطارية من السيارة حتى لا تتجمد. يمكن أن يحدث هذا مع السائل المنحل بالكهرباء. تعمل البطارية الباردة أيضًا بشكل أسوأ.

بطاريات جل

تعمل بطاريات الجل على نفس مبادئ بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية. فقط المنحل بالكهرباء في الداخل ليس في حالة سائلة ، ولكن في حالة هلامية. تم تحقيق ذلك عن طريق إضافة هلام السيليكا المحتوي على السيليكون. يحافظ هلام السيليكا على المنحل بالكهرباء بالداخل. يفصل بين الصفائح الموجبة والسالبة ، أي بمثابة فاصل. لتصنيع الألواح ، يتم استخدام الرصاص عالي النقاء فقط دون أي شوائب. يوفر الترتيب الكثيف للألواح وجل السيليكا مقاومة منخفضة ، وبالتالي شحن سريع وتيارات ارتداد عالية (800-1000 أمبير لكل بداية عند بدء التشغيل).

يعطي وجود هلام السيليكا أيضًا ميزة كبيرة - البطارية لا تخاف من التفريغ العميق.

تكون عملية الكبريت في هذه البطاريات أبطأ. الغازات الناتجة تبقى في الداخل. في حالة حدوث تكوين شديد للغاز ، تتسرب الغازات الزائدة من خلال صمامات خاصة. هذا أمر سيء بالنسبة لسعة البطارية ، ولكنه ليس حرجًا. لا تحتاج إلى تعبئة أي شيء. بطاريات الجل لا تحتاج إلى صيانة.

مزايا وعيوب

هناك مزايا لبطاريات الجل أكثر من السلبيات. نظرًا لحقيقة أن الإلكتروليت بالداخل في حالة هلامية ، يمكن استخدام البطارية بأمان في أي موضع ومكان تقريبًا. لا شيء ينسكب مثله مع السائل المنحل بالكهرباء. حتى في حالة تلف العلبة ، لا يتم تقليل سعة البطارية.

عمر خدمة بطارية الجل مع العناية المناسبة حوالي 10-14 سنة. نظرًا لأن عملية الكبريت بطيئة ، فإن الألواح لا تنهار ، ويمكن تخزين هذه البطارية لمدة تصل إلى 3 سنوات دون إعادة الشحن وبفقدان كبير في السعة. عادة ما يستغرق 15-20٪ من الرسوم في السنة.

يمكن لبطارية الجل أن تتحمل ما يصل إلى 400 تفريغ كامل. يتم تحقيق ذلك مرة أخرى بسبب حالة المنحل بالكهرباء. يتعافى مستوى الشحن بسرعة.

تسمح المقاومة المنخفضة بتسليم تيارات تدفق عالية ، مما يضمن كفاءة عالية.

تشمل العيوب الحساسية تجاه الشحن الزائد وقصر الدائرة. لذلك ، تشير هذه البطاريات إلى معلمات الجهد المسموح بها أثناء الشحن. تحتاج أيضًا إلى الشحن بجهد كهربائي بنسبة 10٪ من سعة البطارية. حتى الجهد الزائد الطفيف يمكن أن يؤدي إلى فشلها. لذلك ، يوصى باستخدام أجهزة شحن خاصة بهذه البطاريات.

في البرودة الشديدة ، يمكن أن يتجمد هلام السيليكا أيضًا ويفقد في الحاوية. على الرغم من أن بطاريات الجل تتحمل الصقيع بشكل أفضل من البطاريات التقليدية.

أحد العيوب الرئيسية هو التكلفة العالية لبطاريات الهلام مقارنة بالبطاريات البسيطة.

بطاريات AGM

مبدأ تشغيل بطاريات AGM هو نفسه بالنسبة للنوعين السابقين. يكمن الاختلاف الرئيسي في تصميم الفواصل وحالة الإلكتروليت. يوجد بين ألواح الرصاص ألياف زجاجية مشربة بالكهرباء. AGM تعني حصيرة الزجاج الممتص أو الألياف الزجاجية الممتصة. بالنسبة للألواح ، يتم استخدام الرصاص النقي فقط.

يتم ضغط الألياف الزجاجية والألواح بإحكام معًا. يتم الاحتفاظ بالكهرباء عن طريق مسامية المادة. يتم إنشاء مقاومة منخفضة تؤثر على سرعة الشحن وتيار التشغيل العالي.

تصنف هذه البطاريات أيضًا على أنها بطاريات لا تحتاج إلى صيانة. تكون الكبريتات بطيئة ، والصفائح لا تنهار. لا يتدفق المنحل بالكهرباء ولا يتبخر عمليًا. الغازات الزائدة تتسرب من خلال صمامات خاصة.

ميزة أخرى لبطاريات AGM هي القدرة على لف اللوحات إلى لفات أو لولبية. كل حجرة على شكل اسطوانة. هذا يزيد من منطقة التفاعل ويحسن مقاومة الاهتزاز. يمكن رؤية البطاريات في هذا التصميم من ماركة OPTIMA المعروفة.

مزايا وعيوب

يمكن تشغيل بطاريات AGM وتخزينها في أي مكان. الجسم مغلق. ما عليك سوى مراقبة مستوى الشحن وحالة المحطات. يمكن تخزين الجهاز لمدة 3 سنوات ، بينما يفقد فقط 15-20٪ من الشحن سنويًا.

تعطي هذه البطاريات تيارات بدء عالية تصل إلى 1000 أمبير. هذا أعلى بعدة مرات من المعتاد.

التصريفات الكاملة ليست مخيفة. يمكن للبطارية تحمل 200 صفر تفريغ ، حتى 500 نصف تفريغ و 1000 تفريغ بنسبة 30٪.

تعمل بطاريات AGM بشكل أفضل في درجات حرارة منخفضة. حتى في حالة الصقيع الشديد ، لا تقل الخصائص. كما أنها تتحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 60-70 درجة مئوية.

مثل بطاريات الهلام ، فإن AGMs حساسة للشحن. سيؤدي التيار الزائد الطفيف إلى إتلاف البطارية. أعلى من 15 فولت أمر بالغ الأهمية بالفعل. أيضا ، يجب عدم السماح بدائرة كهربائية قصيرة. لذلك ، يجب عليك دائمًا استخدام شاحن مخصص.

تكلف بطاريات AGM عدة مرات أكثر من البطاريات التقليدية ، حتى أنها أغلى من بطاريات الهلام.

النتائج

حتى مع هذه المزايا المهمة ، لا تستطيع بطاريات الهلام والبطاريات AGM ضغط بطاريات الرصاص الحمضية. هؤلاء الأخيرون أكثر بأسعار معقولة ويقومون بعملهم بشكل جيد في السيارة. حتى في موسم البرد ، 350-400 أمبير كافية لبدء تشغيل المحرك.

على السيارة ، لن تكون بطاريات AGM أو هلام ذات صلة إلا إذا كان هناك عدد كبير من المستهلكين المستهلكين للطاقة. لذلك ، فقد وجدوا تطبيقات أوسع كأجهزة تخزين الطاقة من الألواح الشمسية ، ومزارع الرياح ، في المنازل أو كمصدر للطاقة وفي مختلف الأجهزة المحمولة.