Comparação de baterias: ácido de chumbo, gel e AGM
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No momento, existem três tipos principais de baterias de armazenamento no mercado: chumbo-ácido com eletrólito líquido, gel e AGM. Todos eles têm o mesmo princípio de operação, mas existem diferenças significativas no dispositivo. Essas diferenças conferem-lhes características especiais, no entanto, cada tipo tem suas próprias desvantagens que devem ser consideradas na escolha de uma bateria.
Baterias de chumbo-ácido com eletrólito líquido
Este tipo de bateria recarregável é o mais utilizado. Seu design permaneceu praticamente inalterado desde sua invenção em 1859.
Dispositivo e princípio de funcionamento
O compartimento da bateria contém seis compartimentos ou latas isolados uns dos outros. Cada compartimento contém placas de chumbo e um eletrólito líquido. Placas com cargas positivas e negativas (cátodo e ânodo). As placas de chumbo podem conter impurezas de antimônio ou silício. O eletrólito é uma mistura de ácido sulfúrico (35%) e água destilada (65%). Entre as placas de chumbo estão placas espaçadoras porosas chamadas separadores. Eles são necessários para evitar curto-circuitos. Cada banco produz cerca de 2 V para um total de 12 V (ligação em cadeia).
A corrente nas baterias de chumbo-ácido é gerada por uma reação eletroquímica entre o dióxido de chumbo e o ácido sulfúrico. Isso consome ácido sulfúrico, que se decompõe. A densidade do eletrólito diminui. Ao carregar de um carregador ou gerador de carro, ocorre o processo reverso (carregamento).
Vantagens e desvantagens
O uso generalizado de baterias de chumbo-ácido é facilitado por seu design simples e confiável. Eles emitem correntes de partida bastante altas para dar partida no motor (até 500A) e funcionam de forma estável por até 3-5 anos com operação adequada. A bateria pode ser carregada com correntes aumentadas. Isso não prejudicará a capacidade da bateria. A principal vantagem é o preço acessível.
As principais desvantagens deste tipo de bateria estão associadas à manutenção e operação. O eletrólito é líquido. Portanto, existe o perigo de seu fluxo. O ácido sulfúrico é um líquido muito corrosivo. Além disso, gases corrosivos são emitidos durante a operação. Isso significa que a bateria não pode ser instalada dentro do veículo, apenas sob o capô.
O driver deve monitorar periodicamente o nível de carga da bateria e a densidade do eletrólito. Se a bateria for recarregada, ela ferve. A água evapora e precisa ser recarregada periodicamente nos compartimentos. Apenas água destilada é usada.
O nível de carga não deve cair abaixo de 50%. Uma descarga total é garantida para destruir o dispositivo, pois ocorre uma sulfatação profunda das placas (formação de sulfato de chumbo).
É necessário armazenar e operar a bateria em posição vertical estrita para que o eletrólito não vaze e as placas não se fechem. O curto-circuito também pode ocorrer como resultado do desmoronamento das placas.
Na estação fria, a bateria geralmente é removida do carro para que não congele. Isso pode acontecer com o eletrólito líquido. Uma bateria fria também funciona pior.
Baterias de gel
As baterias de gel funcionam com os mesmos princípios das baterias de chumbo-ácido convencionais. Apenas o eletrólito interno não está em um estado líquido, mas em um estado de gel. Isso foi conseguido adicionando sílica gel contendo silício. O gel de sílica mantém o eletrólito dentro. Ele separa placas positivas e negativas, ou seja, serve como um separador. Para a fabricação de placas, apenas chumbo altamente purificado é usado sem quaisquer impurezas. O arranjo denso das placas e do gel de sílica fornece baixa resistência e, portanto, carregamento rápido e altas correntes de recuo (800-1000A por partida na inicialização).
A presença de sílica gel também oferece uma grande vantagem - a bateria não tem medo de descargas profundas.
O processo de sulfatação em tais baterias é mais lento. Os gases resultantes permanecem dentro. Se ocorrer formação de gás muito intensa, o excesso de gases escapará através de válvulas especiais. Isso é ruim para a capacidade da bateria, mas não é crítico. Não é necessário recarregar nada. As baterias de gel não precisam de manutenção.
Vantagens e desvantagens
Existem mais vantagens nas baterias de gel do que desvantagens. Devido ao fato de que o eletrólito interno está em um estado de gel, a bateria pode ser operada com segurança em quase qualquer posição e local. Nada derrama tanto quanto com eletrólito líquido. Mesmo se a caixa estiver danificada, a capacidade da bateria não é reduzida.
A vida útil de uma bateria de gel com os cuidados adequados é de cerca de 10 a 14 anos. Como o processo de sulfatação é lento, as placas não se desintegram, e tal bateria pode ser armazenada por até 3 anos sem recarga e com grande perda de capacidade. Geralmente, leva de 15 a 20% da carga por ano.
A bateria de gel pode suportar até 400 descargas completas. Isso é novamente alcançado devido ao estado do eletrólito. O nível de carga se recupera rapidamente.
A baixa resistência permite que altas correntes de inrush sejam fornecidas, garantindo alta eficiência.
As desvantagens incluem sensibilidade a sobrecarga e curtos-circuitos. Portanto, essas baterias indicam os parâmetros de tensão permitidos durante o carregamento. Você também precisa carregar com uma tensão de 10% da capacidade da bateria. Mesmo uma leve sobretensão pode levar à sua falha. Portanto, é recomendável usar carregadores especiais com essas baterias.
No frio extremo, a sílica gel também pode congelar e perder no recipiente. Embora as baterias de gel resistam ao gelo melhor do que as baterias convencionais.
Uma das principais desvantagens é também o alto custo das baterias de gel em comparação com as simples.
Baterias AGM
O princípio de operação das baterias AGM é o mesmo dos dois tipos anteriores. A principal diferença está no design dos separadores e no estado do eletrólito. Entre as placas de chumbo está a fibra de vidro, que é impregnada com eletrólito. AGM significa Absorbed Glass Mat ou Absorbed Glass Fiber. Para as placas, apenas o chumbo puro também é usado.
Fibra de vidro e placas são pressionadas firmemente juntas. O eletrólito é retido pela porosidade do material. Uma baixa resistência é criada, o que afeta a velocidade de carregamento e a alta corrente inicial.
Essas baterias também são classificadas como baterias sem manutenção. A sulfatação é lenta, as placas não se desintegram. O eletrólito não flui e praticamente não evapora. Os gases em excesso escapam por meio de válvulas especiais.
Outra característica das baterias AGM é a capacidade de torcer as placas em rolos ou espirais. Cada compartimento tem a forma de um cilindro. Isso aumenta a área de interação e melhora a resistência à vibração. As baterias com este design podem ser vistas na conhecida marca OPTIMA.
Vantagens e desvantagens
As baterias AGM podem ser operadas e armazenadas em qualquer local. O corpo está lacrado. Você só precisa monitorar o nível de carga e a condição dos terminais. O dispositivo pode ser armazenado por 3 anos, perdendo apenas 15-20% da carga por ano.
Essas baterias fornecem altas correntes de partida de até 1000A. Isso é várias vezes maior do que o normal.
As descargas completas não são assustadoras. A bateria pode suportar 200 descargas zero, até 500 descargas pela metade e 1000 descargas a 30%.
As baterias AGM funcionam melhor em baixas temperaturas. Mesmo em geadas severas, as características não diminuem. Eles também toleram altas temperaturas de até 60-70 ° C.
Como as baterias de gel, os AGMs são sensíveis ao carregamento. Uma ligeira sobrecorrente danificará a bateria. Acima de 15V já é crítico. Além disso, um curto-circuito não deve ser permitido. Portanto, você deve sempre usar um carregador dedicado.
As baterias AGM custam várias vezes mais do que as convencionais, ainda mais caras do que as de gel.
Descobertas
Mesmo com essas vantagens significativas, as baterias de gel e AGM não podiam espremer baterias de chumbo-ácido. Estes últimos são mais baratos e funcionam bem dentro de um carro. Mesmo na estação fria, 350-400A é suficiente para o motor de arranque dar a partida.
Em um carro, as baterias AGM ou de gel só serão relevantes se houver um grande número de consumidores consumidores de energia. Portanto, eles encontraram uma aplicação mais ampla como dispositivos de armazenamento de energia de painéis solares, fazendas eólicas, em residências ou como fonte de energia e em vários dispositivos portáteis.
