Bateria AGM - tecnologia, vantagens e desvantagens

Uma fonte de alimentação ininterrupta é necessária para mais do que apenas ativar o motor de arranque e dar partida no motor. A bateria também é utilizada para iluminação de emergência, funcionamento do sistema de bordo quando o motor é desligado, bem como um curto passeio quando o gerador está fora de serviço. O tipo mais comum de bateria usado em carros é o ácido de chumbo. Mas eles têm várias modificações. Um deles é AGM. Vamos discutir algumas modificações dessas baterias, bem como suas diferenças. O que há de especial no tipo de bateria AGM?

O que é tecnologia de bateria AGM?

Se dividirmos as baterias condicionalmente, elas serão divididas em com manutenção e sem supervisão. A primeira categoria inclui baterias nas quais o eletrólito evapora com o tempo. Visualmente, eles diferem do segundo tipo por apresentarem tampas para cada lata. Por meio desses orifícios, a falta de fluido é reposta. No segundo tipo de bateria, não é possível adicionar água destilada devido às características de design e materiais que minimizam a formação de bolhas de ar no recipiente.

Outra classificação das baterias diz respeito às suas características. Também existem dois tipos deles. O primeiro é o acionador de partida e o segundo é a tração. As baterias de arranque têm uma elevada potência de arranque e são utilizadas para ligar grandes motores de combustão interna. A bateria de tração se distingue por sua capacidade de fornecer tensão por um longo período. Essa bateria é instalada em veículos elétricos (no entanto, este não é um carro elétrico completo, mas principalmente carros elétricos infantis e cadeiras de rodas) e instalações elétricas que não usam corrente de partida de alta potência. Quanto aos carros elétricos completos, como o Tesla, a bateria AGM também é usada neles, mas como base para o sistema de bordo. O motor elétrico usa um tipo diferente de bateria. Para obter mais informações sobre como escolher a bateria certa para seu carro, leia em outra revisão.

A bateria AGM difere de sua contraparte clássica porque sua caixa não pode ser aberta de forma alguma, o que significa que pertence à categoria de modificações livres de manutenção. Durante o desenvolvimento de baterias AGM sem manutenção, os cientistas conseguiram reduzir a quantidade de gases liberados no final da carga. Esse efeito se tornou possível devido ao fato de o eletrólito na estrutura estar em menor quantidade e em melhor contato com a superfície das placas.

A peculiaridade dessa modificação é que o recipiente não é preenchido com eletrólito livre no estado líquido, que fica em contato direto com as placas do aparelho. As placas positivas e negativas são separadas por um material isolante ultrafino (fibra de vidro e papel poroso) impregnado com uma substância ácida ativa.

História da ocorrência

O nome AGM vem do inglês "absorbent glass mat", que se traduz como um material de amortecimento absorvente (feito de fibra de vidro). A própria tecnologia surgiu na década de 70 do século passado. A empresa que registrou a patente da novidade é a americana Gates Rubber Co.

A ideia em si veio de um fotógrafo que pensou em como reduzir a taxa de liberação de oxigênio e hidrogênio do espaço próximo às placas. Uma opção que lhe ocorreu foi engrossar o eletrólito. Esta característica do material proporcionaria melhor retenção de eletrólito quando a bateria fosse virada.

As primeiras baterias AGM saíram da linha de montagem em 1985. Esta modificação foi usada principalmente para aeronaves militares. Além disso, essas fontes de alimentação foram usadas em sistemas de telecomunicações e instalações de sinalização com uma fonte de alimentação individual.

Inicialmente, a capacidade da bateria era pequena. Este parâmetro variou na faixa de 1-30 a / h. Com o tempo, o dispositivo recebeu uma capacidade aumentada, para que a instalação pudesse funcionar por mais tempo. Além de carros, esse tipo de bateria é usado para criar fontes de alimentação ininterrupta e outros sistemas operando em uma fonte de energia autônoma. Uma bateria AGM menor pode ser usada no no-break de computador.

Como funciona

Uma bateria de chumbo-ácido clássica parece um gabinete, dividido em várias seções (bancos). Cada um deles tem placas (o material de que são feitos é o chumbo). Eles estão imersos em eletrólito. O nível do líquido deve sempre cobrir as placas para que não desmoronem. O eletrólito em si é uma solução de água destilada e ácido sulfúrico (para mais informações sobre os ácidos usados ​​nas baterias, leia aqui).

Para evitar o contato das placas, há divisórias de plástico microporoso entre elas. A corrente é gerada entre as placas de carga positiva e negativa. As baterias AMG diferem desta modificação porque um material poroso impregnado com eletrólito está localizado entre as placas. Mas seus poros não estão completamente preenchidos com a substância ativa. O espaço livre é uma espécie de compartimento de gás no qual o vapor d'água resultante é condensado. Graças a isso, a célula selada não se rompe durante o carregamento (ao carregar uma bateria clássica em manutenção, é necessário desparafusar as tampas das latas, pois na fase final podem evoluir bolhas de ar ativamente, e o recipiente pode ser despressurizado )

No que diz respeito aos processos químicos que ocorrem nesses dois tipos de baterias, eles são idênticos. Acontece que as baterias feitas com a tecnologia AGM se diferenciam pelo design e estabilidade de operação (não precisam que o proprietário adicione eletrólito). Na verdade, esta é a mesma bateria de chumbo-ácido, apenas graças ao design aprimorado, todas as desvantagens do análogo líquido clássico são eliminadas nela.

O dispositivo clássico funciona de acordo com o seguinte princípio. No momento do consumo de eletricidade, a densidade do eletrólito diminui. Uma reação química ocorre entre as placas e o eletrólito, resultando em uma corrente elétrica. Quando os consumidores selecionam toda a carga, o processo de sulfatação das placas de chumbo é iniciado. Não pode ser revertido a menos que a densidade do eletrólito seja aumentada. Se essa bateria for carregada, então, devido à baixa densidade, a água no recipiente vai esquentar e simplesmente ferver, o que irá acelerar a destruição das placas de chumbo, portanto, em casos avançados, algumas adicionam ácido.

Quanto à modificação AGM, não teme uma descarga profunda. A razão para isso é o design da fonte de alimentação. Devido ao forte contato da fibra de vidro impregnada com eletrólito, as placas não sofrem sulfatação e o líquido nas latas não fervura. O principal no funcionamento do dispositivo é evitar a sobrecarga, que provoca o aumento da formação de gás.

Você precisa carregar essa fonte de alimentação da seguinte maneira. Normalmente, a etiqueta do dispositivo contém as instruções do fabricante para as tensões de carga mínima e máxima. Uma vez que essa bateria é muito sensível ao processo de carregamento, um carregador especial deve ser usado para isso, que está equipado com uma função de mudança de voltagem. Esses carregadores fornecem uma chamada "carga flutuante", ou seja, um fornecimento de eletricidade em porções. Primeiro, um quarto da tensão nominal é fornecido (enquanto a temperatura deve estar dentro de 35 graus).

Depois que os componentes eletrônicos do carregador fixam uma certa quantidade de carga (cerca de 2.45 V por célula), o algoritmo de redução de tensão é acionado. Isso garante um final tranquilo do processo e não há evolução ativa de oxigênio e hidrogênio. Mesmo a menor interrupção neste processo pode reduzir significativamente o desempenho da bateria.

Outra bateria AGM requer uso especial. Assim, você pode armazenar dispositivos em absolutamente qualquer posição. A peculiaridade desses tipos de baterias é que apresentam uma baixa taxa de autodescarga. Por um ano de armazenamento, a capacidade não pode perder mais do que 20 por cento de sua capacidade (desde que o dispositivo tenha sido armazenado em uma sala seca em uma temperatura positiva na faixa de 5 a 15 graus).

Mas, ao mesmo tempo, é necessário verificar periodicamente o nível de carga, monitorar a condição dos terminais e protegê-los de umidade e poeira (isso pode provocar uma autodescarga do dispositivo). Para a segurança do fornecimento de energia, é necessário evitar curtos-circuitos e picos de tensão repentinos.

Dispositivo de bateria AGM

Como já observamos, a caixa do AGM é totalmente vedada, portanto tais elementos são classificados como modelos livres de manutenção. Em vez de partições porosas de plástico, há fibra de vidro porosa dentro do corpo entre as placas. Estes são separadores ou espaçadores. Este material é neutro em condutividade elétrica e interage com ácidos. Seus poros estão 95% saturados com uma substância ativa (eletrólito).

A fibra de vidro também contém uma pequena quantidade de alumínio para reduzir a resistência interna. Graças a isso, o dispositivo é capaz de manter um carregamento rápido e liberar energia quando necessário.

Assim como uma bateria convencional, a modificação AGM também consiste em seis latas ou tanques com um conjunto individual de placas. Cada grupo é conectado ao terminal de bateria correspondente (positivo ou negativo). Cada banco produz uma tensão de dois volts. Dependendo do tipo de bateria, as placas podem não ser paralelas, mas enroladas em um rolo. Neste projeto, a bateria terá uma forma cilíndrica de latas. Este tipo de bateria é altamente durável e resistente a vibrações. Outra vantagem de tais modificações é que sua descarga pode produzir um mínimo de 500 e um máximo de 900A (em baterias convencionais este parâmetro está dentro de 200A).

1) Bujão com válvulas de segurança e tampa com respiro único; 2) Corpo e cobertura mais espessos e resistentes; 3) Bloco de placas; 4) Semi-bloco de placas negativas; 5) Placa negativa; 6) Estrutura negativa; 7) Um fragmento do material absorvido; 8) Placa positiva com separador de fibra de vidro; 9) Estrutura positiva; 10) Placa positiva; 11) Semibloco de placas positivas.

Se considerarmos uma bateria clássica, o carregamento provoca a formação de bolhas de ar na superfície das placas. Por causa disso, o eletrólito fica menos em contato com o chumbo, o que degrada o desempenho da fonte de alimentação. Esse problema não existe no análogo aprimorado, uma vez que a fibra de vidro garante o contato constante do eletrólito com as placas. Para evitar que o excesso de gás provoque a despressurização do aparelho (isso ocorre quando o carregamento não é realizado corretamente), existe uma válvula no corpo para liberá-los. Para obter mais informações sobre como carregar a bateria corretamente, leia separadamente.

Portanto, os principais elementos de design das baterias AGM são:

• Caixa hermeticamente selada (feita de plástico resistente a ácidos que pode suportar vibrações constantes com pequenos choques);
• Placas para carga positiva e negativa (são feitas de chumbo puro, que pode incluir aditivos de silício), que são conectadas em paralelo com os terminais de saída;
• Fibra de vidro microporosa;
• Eletrólito (preenchendo 95% do material poroso);
• Válvulas para remover o excesso de gás;
• Terminais positivos e negativos.

O que está impedindo a propagação do AGM

De acordo com algumas estimativas, cerca de 110 milhões de baterias recarregáveis ​​são produzidas em todo o mundo a cada ano. Apesar de sua maior eficiência em comparação com as contrapartes clássicas de chumbo-ácido, eles ocupam apenas uma pequena parcela das vendas do mercado. Há várias razões para isso.

1. Nem toda empresa de fabricação de baterias fabrica fontes de alimentação usando essa tecnologia;
2. O custo dessas baterias é muito mais alto do que os tipos usuais de dispositivos (por três a cinco anos de operação, não será difícil para um motorista ganhar algumas centenas de dólares por uma nova bateria líquida). Geralmente são duas a duas vezes e meia mais caros;
3. Um dispositivo com capacidade idêntica será muito mais pesado e volumoso em comparação com um analógico clássico, e nem todo modelo de carro permite que você coloque uma bateria maior sob o capô;
4. Esses dispositivos exigem muito da qualidade do carregador, que também custa muito dinheiro. O carregamento clássico pode arruinar essa bateria em questão de horas;
5. Nem todo testador é capaz de determinar o estado de tal bateria, portanto, para fazer a manutenção de uma fonte elétrica, você deve procurar um posto de serviço especializado;
6. Para que o gerador produza a tensão necessária para o recarregamento adequado da bateria durante a operação, este mecanismo também deverá ser trocado no carro (para detalhes sobre como o gerador funciona, leia em outro artigo);
7. Além do efeito negativo das fortes geadas, o aparelho também não tolera bem altas temperaturas. Portanto, o compartimento do motor deve ser bem ventilado durante o verão.

Essas razões fazem os motoristas pensarem: vale a pena comprar uma bateria tão complexa, se você pode comprar duas modificações simples pelo mesmo dinheiro? Atendendo às necessidades do mercado, os fabricantes não correm o risco de lançar uma grande quantidade de produtos que irão simplesmente acumular pó nos armazéns.

Os principais tipos de baterias de chumbo-ácido

Como o principal mercado de baterias é a indústria automotiva, elas são principalmente adaptadas para veículos. O principal critério pelo qual uma fonte de energia é selecionada é a carga total de todo o sistema elétrico e instrumentos do veículo (o mesmo parâmetro se aplica à seleção de um gerador). Como os carros modernos usam uma grande quantidade de componentes eletrônicos a bordo, muitos modelos não são mais equipados com baterias padrão.

Em algumas situações, os modelos líquidos não são mais capazes de lidar com essa carga, e as modificações AGM podem lidar com isso muito bem, uma vez que sua capacidade pode ser duas a três vezes maior do que a capacidade dos análogos padrão. Além disso, alguns proprietários de carros modernos não estão dispostos a perder tempo consertando fontes de alimentação (embora não exijam muita manutenção).

Um carro moderno pode usar um dos dois tipos de baterias. O primeiro é a opção de líquido sem manutenção. Ele usa placas de cálcio em vez de placas de antimônio. O segundo é o analógico que já conhecemos, feito com a tecnologia AGM. Alguns motoristas confundem este tipo de bateria com baterias de gel. Embora possam ter aparência semelhante, eles são, na verdade, tipos diferentes de dispositivos. Leia mais sobre baterias de gel aqui.

Como um análogo aprimorado da bateria líquida clássica, existem modificações feitas com a tecnologia EFB no mercado. Esta é a mesma fonte de alimentação de chumbo-ácido líquido, apenas para evitar a sulfatação das placas positivas, elas são adicionalmente envoltas em um material poroso e poliéster. Isso estende a vida útil de uma bateria padrão.

Aplicação de baterias AGM

As baterias AGM são frequentemente usadas em carros equipados com sistemas start / stop, pois têm uma capacidade impressionante em comparação com as fontes de alimentação líquidas clássicas. Mas a indústria automotiva não é a única área em que as modificações AGM são aplicadas.

Vários sistemas com alimentação própria geralmente são equipados com baterias AGM ou GEL. Conforme mencionado anteriormente, essas baterias são usadas como fonte de eletricidade para cadeiras de rodas automotoras e veículos elétricos infantis. Em qualquer caso, uma instalação elétrica com uma fonte de alimentação ininterrupta individual de seis, 12 ou 24 volts pode consumir energia deste dispositivo.

O principal parâmetro pelo qual você pode determinar qual bateria usar é o desempenho de tração. As modificações líquidas não lidam bem com tal carga. Um exemplo disso é a operação de um sistema de áudio em um carro. A bateria líquida pode dar partida no motor com segurança várias vezes, e o gravador de rádio irá descarregá-la em algumas horas (leia sobre como conectar corretamente o gravador de rádio a um amplificador. separadamente), embora o consumo de energia desses nós seja muito diferente. Por esta razão, fontes de alimentação clássicas são usadas como starters.

Benefícios e tecnologia da bateria AGM

Como já mencionado, a diferença entre as baterias AGM e clássicas está apenas no design. Vamos considerar quais são as vantagens da modificação aprimorada.

1. Não tem medo de descargas profundas. Qualquer bateria não tolera uma descarga forte e, para algumas modificações, esse fator é simplesmente destrutivo. No caso de fontes de alimentação padrão, sua capacidade é afetada criticamente por descargas frequentes abaixo de 50 por cento. É impossível armazenar a bateria neste estado. Quanto aos tipos AGM, eles toleram cerca de 20 por cento mais perda de energia sem danos sérios em comparação com as baterias clássicas. Ou seja, descarregar repetidamente até 30 por cento não afetará o desempenho da bateria.
2. Não tenho medo de encostas fortes. Devido ao fato de a caixa da bateria ser selada, o eletrólito não vaza do recipiente ao ser virado. O material absorvido impede que a substância de trabalho se mova livremente sob a influência da gravidade. No entanto, a bateria não deve ser armazenada ou operada de cabeça para baixo. A razão para isso é que nesta posição não será possível a remoção natural do excesso de gás pela válvula. As válvulas de descarga estarão na parte inferior, e o próprio ar (sua formação é possível se o processo de carga for perturbado - sobrecarregar ou usar um dispositivo que emita uma classificação de tensão incorreta) irá se mover para cima.
3. Manutenção gratuita. Se a bateria for usada em um carro, o processo de reposição do volume do eletrólito não é trabalhoso nem prejudicial. Quando as tampas das latas são desatarraxadas, uma pequena quantidade de vapores de ácido sulfúrico sai do recipiente. Por este motivo, a manutenção de baterias clássicas (incluindo carregamento, já que neste momento os bancos devem estar abertos) deve ser feita em uma área bem ventilada. Se a bateria for operada em um ambiente residencial, esse dispositivo deve ser removido das instalações para manutenção. Existem instalações elétricas que usam um pacote de um grande número de baterias. Neste caso, sua operação e manutenção em ambiente fechado é prejudicial à saúde humana, portanto, nestes casos, são utilizadas baterias fabricadas com a tecnologia AGM. O eletrólito evapora neles somente se o procedimento de carregamento for violado e eles não precisam de manutenção durante toda a vida útil.
4. Não sujeito a sulfatação e corrosão. Uma vez que o eletrólito não ferve ou evapora durante a operação e carregamento adequado, as placas do dispositivo estão em contato constante com a substância de trabalho. Devido a isso, o processo de destruição não ocorre nessas fontes de energia. Uma exceção é o mesmo carregamento incorreto, durante o qual a recombinação dos gases desenvolvidos e a evaporação do eletrólito são perturbadas.
5. Não tenho medo de vibrações. Independentemente da posição da caixa da bateria, o eletrólito está constantemente em contato com as placas, uma vez que a fibra de vidro é fortemente pressionada contra sua superfície. Por isso, nem pequenas vibrações nem tremores provocam uma violação do contato desses elementos. Por esse motivo, essas baterias podem ser usadas com segurança em veículos que geralmente circulam em terrenos acidentados.
6. Mais estável em altas e baixas temperaturas ambientes. Não há água livre no dispositivo de bateria AGM, que pode congelar (durante a cristalização, o líquido se expande, o que geralmente é a razão para a despressurização das caixas) ou evapora durante a operação. Por esta razão, o tipo aprimorado de fontes de alimentação permanece estável em geadas de -70 graus e calor de +40 graus Celsius. É verdade que no tempo frio a descarga ocorre tão rapidamente quanto no caso das baterias clássicas.
7. Eles carregam mais rápido e fornecem uma corrente mais alta em um período de tempo mais curto. O segundo parâmetro é muito importante para uma partida a frio do motor de combustão interna. Durante a operação e o carregamento, esses dispositivos não ficam muito quentes. Para ilustrar: durante o carregamento de uma bateria convencional, cerca de 20 por cento da energia é convertida em calor, enquanto nas versões AGM esse parâmetro está dentro de 4%.

Desvantagens das baterias AGM

Apesar de tantas vantagens, as baterias do tipo AGM também apresentam desvantagens significativas, devido às quais os dispositivos ainda não foram amplamente utilizados. Esta lista inclui os seguintes fatores:

1. Embora alguns fabricantes tenham estabelecido a produção em massa de tais produtos, seu custo ainda é o dobro do analógico clássico. No momento, a tecnologia ainda não recebeu as melhorias corretas que reduziriam o custo dos produtos sem sacrificar seu desempenho.
2. A presença de materiais adicionais entre as placas torna o design maior e ao mesmo tempo mais pesado em comparação com baterias líquidas de mesma capacidade.
3. Para carregar o dispositivo adequadamente, você precisa de um carregador especial, que também custa dinheiro decente.
4. O processo de carregamento deve ser monitorado para evitar sobrecarga ou alimentação incorreta de tensão. Além disso, o dispositivo tem muito medo de curto-circuitos.

Como você pode ver, as baterias AGM não têm tantos aspectos negativos, mas essas são razões importantes pelas quais os motoristas não se atrevem a usá-las em seus veículos. Embora em algumas áreas eles sejam simplesmente insubstituíveis. Um exemplo disso são as grandes unidades elétricas com uma fonte de alimentação ininterrupta individual, estações de armazenamento alimentadas por painéis solares, etc.

No final da análise, oferecemos uma breve comparação em vídeo de três modificações de bateria:

PARA # 26: EFB, GEL, AGM prós e contras de baterias de automóveis!

Perguntas e Respostas:

Qual é a diferença entre AGM e bateria normal? O AGM é ainda mais pesado com uma bateria de ácido convencional. É sensível a sobrecarga, você precisa carregá-lo com uma carga especial. As baterias AGM não precisam de manutenção.

Por que você precisa de uma bateria AGM? Esta fonte de alimentação não requer manutenção, portanto é mais conveniente para uso em carros estrangeiros. O design da caixa da bateria permite que seja instalada verticalmente (caixa selada).

O que significa o rótulo AGM na bateria? É uma abreviatura da moderna tecnologia de fonte de alimentação de ácido de chumbo (Absorber Glass Mat). A bateria está na mesma classe que a contraparte de gel.