Spis treści:
Olověné akumulátory jsou jedním z nejstarších elektrochemických zdrojů energie. Přečtěte si o jejich nové inkarnaci a o tom, jak se liší od baterií AGM.
Trocha historie - jak a proč byly gelové baterie vyvinuty?
Gelové baterie byly uvedeny na trh v 60. a 70. letech XX století. Byly vyvinuty v reakci na potřebu bezpečnějšího a spolehlivějšího olověného akumulátoru ve srovnání s tradičními “mokrými” akumulátory založenými na kapalném elektrolytu ve formě kyseliny sírové. Toto klasické řešení bylo totiž – navzdory některým výhodám – poněkud těžkopádné: elektrolyt se “vyčerpal” a vyžadoval pravidelné doplňování pomocí uzávěru umístěného v horní části krytu. Při jakémkoli úniku proto hrozilo riziko úniku korozivních látek, které často způsobovaly zranění uživatelů a poškození povrchu nad baterií při poruše.
Je zřejmé, že aby se předešlo problémům s únikem kyseliny sírové mimo plášť, bylo nutné baterii instalovat pouze v jedné “správné” poloze – montáž na bok nebo ještě spíše vzhůru nohama absolutně nepřipadala v úvahu, což v některých situacích výrazně omezovalo praktickou využitelnost tohoto typu zdroje energie. Proto se gelové baterie Proto se gelové baterie ukázaly jako obzvláště atraktivní pro aplikace vyžadující vyšší spolehlivost, zatímco jejich technologie (o té se zmíníme za chvíli) umožnila – takříkajíc “v procesu” – získat řadu dalších mimořádně cenných výhod: odolnost proti nárazům nebo schopnost pracovat v extrémních povětrnostních podmínkách, zejména v širokém rozsahu okolních teplot. – řadu dalších mimořádně cenných výhod: odolnost proti nárazům nebo schopnost pracovat v extrémních povětrnostních podmínkách, zejména v širokém rozsahu okolních teplot.
Gelová baterie - konstrukce
Vnitřní konstrukce gelového akumulátoru se stejně jako u klasických olověných akumulátorů skládá z řady paralelních olověných desek, které fungují jako elektrody a jsou od sebe odděleny izolačními oddělovači, aby se zabránilo náhodnému zkratu sousedních “ploch”.
Hlavní rozdíl však spočívá ve struktuře elektrolytu – zatímco v klasických olověných akumulátorech se jednalo pouze o koncentrovanou kyselinu chlorovodíkovou, v gelových akumulátorech je smíchána s oxidem křemičitým, takže celek tvoří hustý gel. Tímto jednoduchým způsobem získaly baterie schopnost pracovat v jakékoli poloze, a navíc mohou být vyráběny v uzavřených pouzdrech, což dále chrání vnitřek zdroje energie před vlivy prostředí (i když nejdůležitější je zde samozřejmě ochrana samotného prostředí před únikem elektrolytu).
Princip fungování
Princip fungování gelového akumulátoru je podobný jako u ostatních olověných akumulátorů. Při vybíjení baterie se síranové ionty spojí s olověnými deskami a vytvoří síran olovnatý. Při vybíjení baterie se tento proces obrátí – síran olovnatý se rozkládá a síranové ionty se “uvolňují” do elektrolytu, což vede ke zvýšení jeho hustoty. Z chemického hlediska tedy není mezi různými typy olověných akumulátorů velký rozdíl, přičemž gelová forma elektrolytu zabraňuje problémům spojeným s výše zmíněným únikem i odpařováním vody z objemu elektrolytu.
Hlavní výhody gelových baterií
Nejdůležitější výhody gelových baterií jsme již zmínili – kromě snížení rizika vytečení a možnosti montáže v libovolné poloze však tyto zdroje energie nabízejí mnoho dalších velmi žádoucích vlastností. Jedním z nich je delší životnost ve srovnání s tradičními olověnými akumulátory, měřená počtem nabíjecích a vybíjecích cyklů před dosažením určitého poklesu efektivní kapacity. Jinými slovy, gelové baterie lépe zvládají intenzivní používání, což je důležité zejména při cyklickém provozu, jako jsou napájecí systémy pro invalidní vozíky, vysokozdvižné vozíky, golfová vozidla nebo lodě.
Gelové baterie se také hojně využívají v systémech obnovitelných zdrojů energie, např. při skladování energie ve spolupráci s fotovoltaickými zařízeními mimo síť. Právě v těchto aplikacích se projevuje význam další z výhod těchto baterií – mnohem lepší odolnost vůči hlubokému vybití ve srovnání s jinými typy olověných zdrojů. V průmyslových a automobilových aplikacích je velkou výhodou gelových baterií také jejich vynikající odolnost proti nárazům a vibracím. Je třeba zdůraznit, že gelové baterie vyžadují speciální nabíječky (nabíječky s elektronickou ochranou) – zajištění správných podmínek nabíjení zabraňuje poškození, ke kterému by mohlo dojít, pokud by nebyly dostatečně kontrolovány body vypnutí v různých fázích celého procesu.
Gelové baterie vs. AGM
Častým omylem je označování všech bezúdržbových baterií jako gelových baterií. Do této skupiny patří kromě hrdinů našeho článku také tzv. baterie AGM (Absorbent Glass Mat), u nichž je elektrolyt (rovněž ve formě kyseliny sírové) udržován mezi olověnými deskami pomocí rohože ze skleněných vláken.Tento materiál funguje jako silná houba, která absorbuje elektrolyt a umožňuje jeho rovnoměrné rozložení mezi elektrodami. Protože však tato konstrukce eliminuje přítomnost volné kapaliny uvnitř baterie, riziko netěsností a úniku kyseliny se výrazně snižuje. Výhodou baterií AGM je nízký vnitřní odpor, díky kterému jsou schopny zvládnout vyšší okamžité vybíjecí proudy (ve srovnání s gelovými bateriemi). Baterie AGM zároveň lépe zvládají vyrovnávací provoz, například v systémech UPS pro serverovny, telekomunikační infrastrukturu nebo systémy nouzového osvětlení.
