Bateria AGM: tecnologia, avantatges i desavantatges

Cal una font d’alimentació ininterrompuda per a més d’activar l’arrencador i engegar el motor. La bateria també s'utilitza per a la il·luminació d'emergència, el funcionament del sistema de bord quan el motor està apagat, així com una unitat curta quan el generador està fora de servei. El tipus de bateria més comú que s’utilitza als cotxes és l’àcid de plom. Però tenen diverses modificacions. Un d’ells és AGM. Analitzem algunes modificacions d’aquestes bateries, així com les seves diferències. Què té d’especial el tipus de bateria AGM?

Què és la tecnologia de bateria AGM?

Si dividim les piles condicionalment, es dividiran en ateses i desateses. La primera categoria inclou les bateries en què l’electròlit s’evapora amb el pas del temps. Visualment, es diferencien del segon tipus pel fet que tenen tapes a la part superior per a cada llauna. A través d’aquests forats es reposa la manca de fluid. En el segon tipus de bateries, no és possible afegir aigua destil·lada a causa de les característiques del disseny i els materials que minimitzen la formació de bombolles d’aire al contenidor.

Una altra classificació de les bateries es refereix a les seves característiques. També n’hi ha dos tipus. El primer és arrencador i el segon és la tracció. Les bateries d’arrencada tenen una gran potència d’arrencada i s’utilitzen per engegar motors de combustió interna grans. La bateria de tracció es distingeix per la seva capacitat de generar tensió durant molt de temps. Aquesta bateria s’instal·la en vehicles elèctrics (però, no es tracta d’un cotxe elèctric de ple dret, sinó principalment de cotxes i cadires de rodes elèctrics per a nens) i d’instal·lacions elèctriques que no utilitzen corrent d’arrencada d’alta potència. Pel que fa als cotxes elèctrics de ple dret com Tesla, també s’utilitza la bateria AGM, però com a base per al sistema de bord. El motor elèctric utilitza un tipus de bateria diferent. Per obtenir més informació sobre com triar la bateria adequada per al vostre cotxe, llegiu en una altra ressenya.

La bateria AGM es diferencia de la seva contrapart clàssica pel fet que la seva funda no es pot obrir de cap manera, cosa que significa que pertany a la categoria de modificacions sense manteniment. En el procés de desenvolupar tipus de bateries AGM sense manteniment, els científics van aconseguir reduir la quantitat de gasos alliberats al final de la càrrega. Aquest efecte es va fer possible a causa del fet que l'electròlit de l'estructura es troba en una quantitat menor i en un millor contacte amb la superfície de les plaques.

La particularitat d’aquesta modificació és que el recipient no s’omple d’electròlit lliure en estat líquid, que està en contacte directe amb les plaques del dispositiu. Les plaques positiva i negativa estan separades per un material aïllant ultra prim (fibra de vidre i paper porós) impregnat d’una substància àcida activa.

Història de l'ocurrència

El nom AGM prové de l'anglès "absorbent glass mat", que es tradueix com un material amortidor absorbent (fet de fibra de vidre). La tecnologia en si mateixa va aparèixer als anys 70 del segle passat. L'empresa que va registrar la patent de la novetat és el fabricant nord-americà Gates Rubber Co.

La idea en si va sorgir d’un fotògraf que va pensar com reduir la velocitat d’alliberament d’oxigen i hidrogen des de l’espai proper a les plaques. Una opció que se li va acudir va ser espessir l'electròlit. Aquesta característica del material proporcionaria una millor retenció d’electròlits quan es girés la bateria.

Les primeres bateries AGM van sortir de la cadena de muntatge el 1985. Aquesta modificació es va utilitzar principalment per a avions militars. A més, aquestes fonts d'alimentació es van utilitzar en sistemes de telecomunicacions i instal·lacions de senyalització amb una font d'alimentació individual.

Inicialment, la capacitat de la bateria era petita. Aquest paràmetre variava entre 1-30 a / h. Amb el pas del temps, el dispositiu va rebre una major capacitat, de manera que la instal·lació va poder funcionar més temps. A més dels cotxes, aquest tipus de bateria s’utilitza per crear fonts d’alimentació ininterrompudes i altres sistemes que funcionen amb una font d’energia autònoma. Es pot utilitzar una bateria AGM més petita als SAI de l'ordinador.

Com funciona?

Una bateria clàssica de plom-àcid sembla una caixa, dividida en diverses seccions (bancs). Cadascuna d’elles té plaques (el material amb què estan fetes és de plom). Estan immersos en electròlits. El nivell de líquid sempre ha de cobrir les plaques perquè no caiguin. L’electròlit en si és una solució d’aigua destil·lada i àcid sulfúric (per obtenir més informació sobre els àcids utilitzats a les bateries, llegiu aquí).

Per evitar que les plaques entrin en contacte, hi ha mampares fetes de plàstic microporós entre elles. El corrent es genera entre les plaques de càrrega positiva i negativa. Les bateries AMG es diferencien d'aquesta modificació pel fet que entre les plaques es troba un material porós impregnat d'electròlit. Però els seus porus no s’omplen completament amb la substància activa. L’espai lliure és una mena de compartiment de gas en el qual es condensa el vapor d’aigua resultant. A causa d'això, l'element segellat no es trenca quan s'està carregant (quan es carrega una bateria de servei clàssica, cal descargolar els taps de les llaunes, ja que a l'etapa final les bombolles d'aire poden evolucionar activament i el contenidor es pot despressuritzar ).

Pel que fa als processos químics que tenen lloc en aquests dos tipus de bateries, són idèntics. És només que les bateries fabricades amb tecnologia AGM es distingeixen pel seu disseny i estabilitat de funcionament (no necessiten que el propietari afegeixi electròlit). De fet, es tracta de la mateixa bateria de plom-àcid, només gràcies al disseny millorat, s’eliminen tots els desavantatges del clàssic anàleg líquid.

El dispositiu clàssic funciona segons el principi següent. En el moment del consum d’electricitat, la densitat de l’electròlit disminueix. Es produeix una reacció química entre les plaques i l'electròlit, que dóna lloc a un corrent elèctric. Quan els consumidors han seleccionat tota la càrrega, comença el procés de sulfatació de les plaques de plom. No es pot invertir si no s’incrementa la densitat de l’electròlit. Si es carrega una bateria d’aquest tipus, a causa de la baixa densitat, l’aigua del contenidor s’escalfarà i simplement bullirà, cosa que accelerarà la destrucció de les plaques de plom, per la qual cosa, en casos avançats, algunes aporten àcid.

Quant a la modificació de l’AGA, no tem una descàrrega profunda. La raó d'això està en el disseny de la font d'alimentació. A causa del contacte estret de la fibra de vidre impregnada amb electròlit, les plaques no sofreixen sulfatació i el líquid de les llaunes no bull. El principal en el funcionament del dispositiu és evitar la sobrecàrrega, que provoca un augment de la formació de gasos.

Cal carregar aquesta font d’energia de la manera següent. Normalment, l’etiqueta del dispositiu conté les instruccions del fabricant per a les tensions de càrrega mínima i màxima. Com que una bateria d’aquest tipus és molt sensible al procés de càrrega, s’hauria d’utilitzar un carregador especial que estigui equipat amb una funció de canvi de voltatge. Aquests carregadors proporcionen l'anomenada "càrrega flotant", és a dir, un subministrament parcial d'electricitat. En primer lloc, es subministra una quarta part de la tensió nominal (mentre que la temperatura hauria d’estar dins dels 35 graus).

Després que l'electrònica del carregador fixi una certa quantitat de càrrega (aproximadament 2.45 V per cel·la), s'activa l'algorisme de reducció de tensió. Això garanteix un final suau del procés i no hi ha una evolució activa d’oxigen i hidrogen. Fins i tot la mínima interrupció d’aquest procés pot reduir significativament el rendiment de la bateria.

Una altra bateria AGM requereix un ús especial. Per tant, podeu emmagatzemar dispositius en qualsevol posició. La peculiaritat d’aquest tipus de bateries és que tenen un baix nivell d’autodescàrrega. Durant un any d’emmagatzematge, la capacitat no pot perdre més del 20 per cent de la seva capacitat (sempre que el dispositiu s’hagi emmagatzemat en una habitació seca a una temperatura positiva entre 5 i 15 graus).

Però, al mateix temps, cal comprovar periòdicament el nivell de càrrega, controlar l’estat dels terminals i protegir-lo de la humitat i la pols (això pot provocar l’autodescàrrega del dispositiu). Per a la seguretat de l’alimentació, cal evitar curtcircuits i sobtades sobretensions.

Dispositiu de bateria AGM

Com ja hem observat, la caixa AGM està completament segellada, per tant, aquests elements pertanyen a la categoria de models sense manteniment. En lloc de particions poroses de plàstic, hi ha fibra de vidre porosa a l'interior del cos entre les plaques. Es tracta de separadors o separadors. Aquest material és neutre en conductivitat elèctrica i interactua amb els àcids. Els seus porus estan saturats al 95% d’una substància activa (electròlit).

La fibra de vidre també conté una petita quantitat d'alumini per reduir la resistència interna. Gràcies a això, el dispositiu és capaç de mantenir una càrrega ràpida i alliberar energia quan sigui necessari.

Igual que una bateria convencional, la modificació AGM també consta de sis llaunes o dipòsits amb un conjunt de plaques individual. Cada grup està connectat al terminal de la bateria corresponent (positiu o negatiu). Cada banc emet un voltatge de dos volts. Segons el tipus de bateria, és possible que les plaques no siguin paral·leles, sinó enrotllades. En aquest disseny, la bateria tindrà una llauna cilíndrica. Aquest tipus de bateria és molt resistent i resistent a les vibracions. Un altre avantatge d'aquestes modificacions és que la seva descàrrega pot produir un mínim de 500 i un màxim de 900A (en les bateries convencionals aquest paràmetre està dins de 200A).

1) Endoll amb vàlvules de seguretat i tapa amb un únic ventilador; 2) Cos i coberta més gruixuts i forts; 3) Bloc de plaques; 4) Semi-bloc de plaques negatives; 5) Placa negativa; 6) gelosia negativa; 7) Un fragment del material absorbit; 8) Placa positiva amb separador de fibra de vidre; 9) gelosia positiva; 10) Placa positiva; 11) Semi-bloc de plaques positives.

Si considerem una bateria clàssica, la càrrega provoca la formació de bombolles d’aire a la superfície de les plaques. A causa d'això, l'electròlit està menys en contacte amb el plom i això degrada el rendiment de la font d'alimentació. L’analògic millorat no té aquest problema, ja que la fibra de vidre garanteix un contacte constant de l’electròlit amb les plaques. Per evitar que l'excés de gas provoqui una despresurització del dispositiu (això passa quan la càrrega no es realitza correctament), hi ha una vàlvula al cos per alliberar-los. Per obtenir més informació sobre com carregar correctament la bateria, llegiu per separat.

Per tant, els principals elements de disseny de les bateries AGM són:

• Estoig hermèticament tancat (fabricat en plàstic resistent als àcids que pot suportar vibracions constants amb petits xocs);
• Plaques per a càrrega positiva i negativa (estan fetes de plom pur, que pot contenir additius de silici), que es connecten en paral·lel amb els terminals de sortida;
• Fibra de vidre microporosa;
• Electròlit (omplint el 95% del material porós);
• Vàlvules per eliminar l'excés de gas;
• Terminals positius i negatius.

El que està frenant la propagació de l’AGM

Segons algunes estimacions, al món es produeixen anualment al voltant de 110 milions de bateries recarregables. Tot i la seva major eficiència en comparació amb els homòlegs plom-àcid clàssics, només ocupen una petita part de les vendes del mercat. Hi ha diverses raons per això.

1. No totes les empreses fabricants de bateries fabriquen fonts d’alimentació amb aquesta tecnologia;
2. El cost d’aquestes bateries és molt superior al dels tipus habituals de dispositius (durant tres a cinc anys de funcionament, no serà difícil per a un automobilista recollir un parell de centenars de dòlars per una nova bateria líquida). Solen ser dues a dues vegades i mitja més cars;
3. Un dispositiu amb una capacitat idèntica serà molt més pesat i voluminós en comparació amb un clàssic analògic, i no tots els models de cotxes permeten col·locar una bateria ampliada sota el capó;
4. Aquests dispositius són molt exigents quant a la qualitat del carregador, que també costa molts diners. La càrrega clàssica pot arruïnar aquesta bateria en qüestió d’hores;
5. No tots els provadors són capaços de determinar l’estat d’una bateria d’aquest tipus, per tant, per donar servei a una font elèctrica cal buscar una estació de servei especialitzada;
6. Per tal que el generador produeixi la tensió necessària per a una recàrrega adequada de la bateria durant el funcionament, també caldrà canviar aquest mecanisme al cotxe (per obtenir detalls sobre el funcionament del generador, llegiu en un altre article);
7. A més de l’efecte negatiu de les gelades severes, el dispositiu tampoc no tolera bé les altes temperatures. Per tant, el compartiment del motor ha d’estar ben ventilat durant l’estiu.

Aquestes raons fan pensar als automobilistes: val la pena comprar una bateria tan complexa si podeu comprar dues senzilles modificacions pels mateixos diners? Tenint en compte les necessitats del mercat, els fabricants no corren el risc d’alliberar un gran nombre de productes que simplement recolliran pols als magatzems.

Els principals tipus de bateries de plom-àcid

Atès que el principal mercat de les bateries és la indústria de l’automòbil, s’adapten principalment als vehicles. El criteri principal pel qual es selecciona una font d’energia és la càrrega total de tot el sistema elèctric i els instruments del vehicle (el mateix paràmetre s’aplica a la selecció d’un generador). Com que els cotxes moderns fan servir una gran quantitat d’electrònica de bord, molts models ja no estan equipats amb bateries estàndard.

En algunes situacions, els models líquids ja no són capaços de suportar aquesta càrrega, i les modificacions AGM poden fer-ho bastant bé, ja que la seva capacitat pot ser dues o tres vegades superior a la capacitat dels anàlegs estàndard. A més, alguns propietaris de vehicles moderns no estan preparats per dedicar-se al manteniment de fonts d’alimentació (tot i que no necessiten molt manteniment).

Un cotxe modern pot utilitzar un dels dos tipus de bateries. La primera és l’opció líquida sense manteniment. Utilitza plaques de calci en lloc de plaques d’antimoni. El segon és l’analògic que ja ens és familiar, fet amb la tecnologia AGM. Alguns automobilistes confonen aquest tipus de bateria amb bateries de gel. Tot i que poden tenir un aspecte similar, en realitat són diferents tipus de dispositius. Llegiu més sobre les bateries de gel aquí.

Com a analògic millorat de la clàssica bateria líquida, hi ha modificacions fetes amb la tecnologia EFB al mercat. Es tracta de la mateixa font d’alimentació líquida amb àcid-plom, només per evitar la sulfatació de les plaques positives, s’envolten a més amb un material porós i polièster. Això amplia la vida útil d'una bateria estàndard.

Aplicació de bateries AGM

Les bateries AGM s’utilitzen sovint en cotxes equipats amb sistemes d’arrencada / aturada, ja que tenen una capacitat impressionant en comparació amb les clàssiques fonts d’alimentació líquida. Però la indústria de l’automòbil no és l’única àrea en què s’apliquen modificacions AGM.

Diversos sistemes autoalimentats solen equipar-se amb bateries AGM o GEL. Com s’ha esmentat anteriorment, aquestes bateries s’utilitzen com a font d’electricitat per a cadires de rodes autopropulsades i vehicles elèctrics infantils. En qualsevol cas, una instal·lació elèctrica amb una font d'alimentació ininterrompuda individual de sis, 12 o 24 volts pot treure energia d'aquest dispositiu.

El paràmetre clau pel qual podeu determinar quina bateria cal utilitzar és el rendiment de tracció. Les modificacions de líquids no s’adapten bé a aquesta càrrega. Un exemple d'això és el funcionament d'un sistema d'àudio en un cotxe. La bateria líquida pot engegar el motor de manera segura diverses vegades i la gravadora de ràdio la descarregarà en un parell d’hores (per saber com connectar correctament la gravadora de ràdio amb un amplificador, llegiu per separat), tot i que el consum d’energia d’aquests nodes és molt diferent. Per aquest motiu, les fonts d’alimentació clàssiques s’utilitzen com a arrencadors.

Avantatges i tecnologia de la bateria AGM

Com ja s'ha esmentat, la diferència entre les bateries AGM i les clàssiques només es basa en el disseny. Considerem quins són els avantatges de la modificació millorada.

1. No tinc por de les descàrregues profundes. Qualsevol bateria no tolera una descàrrega forta i, per a algunes modificacions, aquest factor és simplement destructiu. En el cas de les fonts d’alimentació estàndard, la seva capacitat es veu críticament afectada per descàrregues freqüents per sota del 50 per cent. És impossible emmagatzemar la bateria en aquest estat. Pel que fa als tipus AGM, toleren unes 20% més de pèrdua d’energia sense danys greus en comparació amb les bateries clàssiques. És a dir, la descàrrega repetida al 30% no afectarà el rendiment de la bateria.
2. No tinc por de forts pendents. A causa del fet que la caixa de la bateria està segellada, l'electròlit no surt del contenidor quan es gira. El material absorbit impedeix que la substància de treball es pugui moure lliurement sota la influència de la gravetat. Tanmateix, la bateria no s'ha d'emmagatzemar ni utilitzar al revés. El motiu d'això és que en aquesta posició no serà possible l'eliminació natural de l'excés de gas a través de la vàlvula. Les vàlvules de buidatge estaran a la part inferior i l’aire en si (la seva formació és possible si s’incompleix el procés de càrrega (sobrecàrrega o utilització d’un dispositiu que emeti una tensió incorrecta) es desplaçarà cap amunt.
3. Manteniment gratuït. Si la bateria s’utilitza en un cotxe, el procés de reposició del volum d’electròlit no és laboriós ni perjudicial. Quan es tapen les tapes de les llaunes, els vapors d’àcid sulfúric surten del contenidor en una petita quantitat. Per aquest motiu, el manteniment de les bateries clàssiques (inclosa la càrrega, ja que en aquest moment els bancs han d’estar oberts) hauria d’estar en una zona ben ventilada. Si la bateria funciona en un entorn residencial, aquest dispositiu s’ha d’eliminar del recinte per al manteniment. Hi ha instal·lacions elèctriques que fan servir un paquet d’un gran nombre de bateries. En aquest cas, el seu funcionament i manteniment en una sala tancada és perillós per a la salut de les persones, per tant, en aquests casos, s’utilitzen bateries fabricades amb tecnologia AGM. L’electròlit s’evapora en ells només si s’incompleix el procediment de càrrega i no cal que es mantingui durant tota la vida laboral.
4. No sotmès a sulfatació ni corrosió. Atès que l’electròlit no bull ni s’evapora durant el funcionament i la càrrega adequada, les plaques del dispositiu estan en contacte constant amb la substància de treball. A causa d'això, no es produeix el procés de destrucció d'aquestes fonts d'energia. Una excepció és la mateixa càrrega incorrecta, durant la qual es pertorba la recombinació dels gasos evolucionats i l’evaporació de l’electròlit.
5. No tinc por de les vibracions. Independentment de la posició de la caixa de la bateria, l'electròlit està constantment en contacte amb les plaques, ja que la fibra de vidre està ben pressionada contra la seva superfície. A causa d'això, ni petites vibracions ni sacsejades provoquen una violació del contacte d'aquests elements. Per aquest motiu, aquestes bateries es poden utilitzar amb seguretat en vehicles que sovint circulen per terrenys difícils.
6. Més estable a altes i baixes temperatures ambientals. No hi ha aigua lliure al dispositiu de la bateria AGM, que podria congelar-se (durant el procés de cristal·lització, el líquid s’expandeix, que sovint és el motiu de la despresurització dels allotjaments) o s’evapora durant el funcionament. Per aquest motiu, el tipus millorat de fonts d’alimentació es manté estable en gelades de -70 graus i calor de +40 graus centígrads. És cert que en temps fred, la descàrrega es produeix tan ràpidament com en el cas de les bateries clàssiques.
7. Es carreguen més ràpidament i proporcionen un corrent més alt en un període de temps més curt. El segon paràmetre és molt important per a l’arrencada en fred del motor de combustió interna. Durant el funcionament i la càrrega, aquests dispositius no s’escalfen gaire. Per il·lustrar: mentre es carrega una bateria convencional, al voltant del 20 per cent de l'energia es converteix en calor, mentre que en les versions AGM aquest paràmetre es troba dins del 4%.

Inconvenients de les bateries amb tecnologia AGM

Malgrat aquest nombre d'avantatges, les bateries tipus AGM també tenen desavantatges importants, a causa dels quals els dispositius encara no han tingut un ús generalitzat. Aquesta llista inclou aquests factors:

1. Tot i que alguns fabricants han establert una producció massiva d’aquest tipus de productes, el seu cost segueix sent el doble que l’analògic clàssic. De moment, la tecnologia encara no ha rebut les millores correctes que permetrien reduir el cost dels productes sense sacrificar el seu rendiment.
2. La presència de materials addicionals entre les plaques fa que el disseny sigui més gran i alhora més pesat en comparació amb les bateries líquides de la mateixa capacitat.
3. Per carregar correctament el dispositiu, necessiteu un carregador especial, que també suposa un cost decent.
4. Cal controlar el procés de càrrega per evitar una sobrecàrrega o una alimentació incorrecta de la tensió. A més, el dispositiu té molta por dels curtcircuits.

Com podeu veure, les bateries AGM no tenen tants aspectes negatius, però són motius significatius pels quals els automobilistes no s’atreveixen a utilitzar-los als seus vehicles. Tot i que en algunes zones són simplement insubstituïbles. Un exemple d'això són les grans unitats elèctriques amb una font d'alimentació ininterrompuda individual, les estacions d'emmagatzematge alimentades per plaques solars, etc.

Al final de la revisió, oferim una breu comparació de vídeo de tres modificacions de la bateria:

PER AL 26: EFB, GEL, AGM, pros i contres de les bateries de cotxes.

Preguntes i respostes:

Quina diferència hi ha entre l'AGM i la bateria normal? L'AGM és encara més pesat que una bateria d'àcid convencional. És sensible a la sobrecàrrega, cal carregar-lo amb una càrrega especial. Les bateries AGM no requereixen manteniment.

Per què necessiteu una bateria AGM? Aquesta font d'alimentació no requereix manteniment, per tant, és més convenient utilitzar-la en cotxes estrangers. El disseny de la caixa de la bateria permet instal·lar-la verticalment (cas segellada).

Què significa l'etiqueta AGM a la bateria? És una abreviatura de la moderna tecnologia d'alimentació de plom àcid (Absorber Glass Mat). La bateria és de la mateixa classe que la contrapart de gel.