Nabíjení AGM baterie: výběr režimu v běžné nabíječce

Na rozdíl od některých mýtů, které se často stávají přetrvávajícími a díky internetu jsou vnímány jako pravda, je AGM baterie běžná olověná baterie. Podléhá stejným elektrochemickým reakcím jako běžná autobaterie a také nejslibnější gelová baterie (s níž se AGM často zaměňuje). AGM baterie používá stejný elektrolyt a stejné aktivní látky jako anoda a katoda. Liší se pouze mechanickou konstrukcí, která umožňuje sestavení desek do hustšího obalu, čímž se téměř eliminuje odpařování vody z elektrolytu a vytvářejí se lepší podmínky pro rekombinaci vodíku a kyslíku během elektrolýzy.

Výstupní napětí jednoho prvku napájecího zdroje AGM je tedy:

1. Při plném nabití – 2,1 voltu.
2. Při vybití – 1,75 voltů.

Pro 12voltovou baterii to dává:

• 12,6 při nabití;
• 10,5 – při úplném vybití.

• plně připravená k použití baterie – 6,3 voltů;
• vybito na nulu – 5,25 voltů.

Baterie se nesmí vybíjet pod stanovené hodnoty.

V praxi je možné nabíjet baterii na vyšší napětí – až 13,6 V (u 12voltové baterie), ale to bude malé přebití (není nebezpečné). Toto přebití se při malé zátěži nebo při jednom startování rychle vrátí na normální hodnotu (viz vybíjecí křivka).

Způsoby nabíjení

Stejně jako každou olověnou baterii lze i baterii AGM nabíjet dvěma způsoby.

Se stabilním proudem

V tomto režimu je proud udržován na jedné úrovni po celou dobu nabíjení. S rostoucím napětím na výstupu baterie nabíječka zvyšuje napětí na svorkách nabíječky tak, aby rozdíl úrovní mezi baterií a nabíječkou zůstal přibližně stejný. Tím je zajištěno, že proud zůstane konstantní, a konec nabíjení je monitorován, když je na svorkách baterie dosaženo úrovně 12,6 (13,5) voltů.

Stabilní napětí

V režimu nabíjení se stabilním napětím je výstupní úroveň nabíječky udržována konstantní. Během nabíjení se napětí na svorkách baterie také zvyšuje, ale proud neustále klesá. Konec procesu je určen poklesem proudu pod nastavenou prahovou hodnotu (0,5 A a méně).

Nevýhodou tohoto režimu je, že u hluboce vybitých baterií (zejména těch s vysokou kapacitou) může proud na začátku nabíjení dosáhnout značných hodnot, které mohou baterii poškodit.

Vyrovnávací režim

Některé baterie se používají v režimu vyrovnávací paměti (například v nepřerušitelných zdrojích napájení). V tomto případě je baterie neustále pod napětím hlavního zdroje, jen občas dobíjí zátěž a poté obnovuje svou energetickou rezervu až do dalšího vypnutí. Za speciální případ režimu vyrovnávací paměti lze považovat i práci v automobilu.

Jak nabíjet AGM VRLA baterii

Pokud má baterie zátky, je nutné pravidelně kontrolovat přítomnost elektrolytu uvnitř článků. V tomto případě nelze hovořit o hladině kapaliny, ale je nutné zajistit, aby byly separátory („rohože“) navlhčeny. Pokud jsou suché, je nutné do nádoby doplnit destilovanou vodu, jinak takovou baterii nelze nabít.

Při výběru metody nabíjení je důležité si uvědomit, že když je mezi deskami dosaženo tzv. úrovně vodíkového přepětí, začne uvnitř článku proces elektrolýzy. Tento proces je škodlivý ve všech ohledech (uvolněný vodík smíchaný s kyslíkem nebo vzduchem je výbušný, kyslík vede ke zvýšené korozi, rozklad vody vede ke změně složení elektrolytu atd.). Vzhledem k tomu, že se AGM baterie obvykle vyrábějí s deskami dopovanými vápníkem (technologie Ca, Ca+ nebo Ca/Ca), je jejich sklon k varu snížen. Není však zcela vyloučen.

Přečtěte si také

Jak zvýšit hustotu elektrolytu v baterii

Výrobci AGM baterií navíc tvrdí, že uvnitř pouzdra vytvářejí podmínky pro rekombinaci plynů, ale je třeba si uvědomit, že možnosti takové rekombinace jsou omezené, a proto konstrukce poskytuje ventil pro vypouštění přebytečného plynu do atmosféry. AGM baterie se většinou vyrábějí v bezúdržbovém uzavřeném provedení (VRLA), takže konstrukce nestanoví, že je nutné do nich přidávat vodu pro dosažení normálních elektrolytických podmínek.

Proto je při volbě metody a režimu nabíjení nutné dodržovat hlavní pravidlo – vyhnout se elektrolytickému režimu. K tomu je nutné se vyhnout přepětí.

Při nabíjení v režimu stabilizovaného napětí může nesprávná volba úrovně na svorkách nabíječky vést k elektrolýze. Pokud překročí normální úroveň (14. 14,5 voltů), může dojít k “varu” hned na začátku procesu. Lze si toho všimnout a snížit výstupní úroveň nabíječky na požadovanou úroveň (pokud existuje možnost nastavení).

Během nabíjení stabilním proudem (optimálně 0,1 kapacity baterie) se napětí na svorkách baterie postupně zvyšuje. Pro udržení daného proudu nabíječka synchronně zvyšuje výstupní napětí a na konci nabíjení může dosáhnout úrovně přepětí vodíku, což povede k elektrolýze. Na konci procesu nabíjení stabilizovaným proudem, při prvních známkách “varu”, je vhodné proud snížit, aby se zabránilo tvorbě plynu.

Znalecký posudek
Stanovoy Alexey
Elektronický inženýr. Pracuji v opravně domácích spotřebičů. Zajímá mě návrh obvodů.

Nedávný výzkum ukázal, že nabíjení nízkým proudem, včetně snížení proudu, aby se zabránilo „varu“, způsobuje vysrážení špatně rozpustného alfa-síranu na deskách baterie. To vede ke snížení kapacity a životnosti baterie.

Dalším problémem, který je vlastní AGM bateriím, je zvýšený sklon k tzv. tepelnému úniku. Během nabíjení může teplota baterie začít nekontrolovatelně stoupat (čím vyšší proud, tím větší je pravděpodobnost tepelného úniku). Proto je u takových baterií velmi důležité pravidelné sledování teploty během nabíjení. Důležité je také vyhnout se nabíjení vysokými proudy. Z tohoto důvodu byste neměli AGM „zapalovat“ z palubní sítě jiného automobilu – je téměř nemožné regulovat proud.

Pokud se teplota znatelně zvýší (zejména v jednom jednotlivém článku), je nutné nabíjení okamžitě zastavit! Nenabíjejte AGM baterie v místnosti s vysokou teplotou.

Dobrým zvykem je pečlivě prostudovat pokyny výrobce baterie. Uvádějí optimální a přijatelné režimy nabíjení a také bezpečnostní opatření.

Doporučené nabíječky pro AGM baterie

AGM baterii můžete nabíjet běžnou nabíječkou. Dobrou volbou jsou nabíječky s manuálním nastavením výstupního proudu a napětí. Parametry procesu si můžete sami ovládat.

Je pohodlnější používat automatické nabíječky, které na konci procesu baterii vypnou, ale s ohledem na výše uvedené:

• Na svorky baterie nelze přivést zvýšené napětí – výstup nabíječky by neměl být v režimu stabilního napětí vyšší než 14,5 voltů;
• nabíječka musí být schopna dodávat proud, který nepřesahuje 10 % kapacity baterie;
• zrychlené nabíjení se zvýšeným proudem by mělo být vyloučeno;
• V režimu nabíjení konstantním proudem by mělo být možné proud snížit, aby se zabránilo elektrolýze.

Ještě lepší je použít nabíječku s dálkovými teplotními senzory, které zabrání přehřátí baterie.

Při nákupu automatické nabíječky si můžete všimnout nápisu, že zařízení je určeno k dobíjení AGM. Neměli byste však tomuto označení zcela důvěřovat, proud a napětí je nutné sledovat po celou dobu procesu.

Co dělat, když se baterie nenabíjí

Pokud se baterie nenabíjí, důvody mohou být různé. Pokud je známo, že nabíječka je v dobrém provozním stavu, má smysl zkontrolovat přítomnost elektrolytu (vlhkost separátoru). Situaci lze možná zachránit impregnací sklolaminátových rohoží destilovanou vodou.

Dalším případem je, když se baterie hluboce vybila. Kromě sulfatace může u AGM baterie nastat situace, kdy je veškerá (nebo téměř veškerá) kyselina sírová spotřebována, elektrolyt obsahuje téměř pouze vodu a není možné kontrolovat hustotu – v článcích není žádná volná kapalina. Dále je třeba vzít v úvahu, že elektrolyt vázaný ve vláknité tloušťce nemá schopnost samovolného promíchávání a taková situace může vzniknout lokálně. Výměna kapalného činidla bude také velmi problematická.

Vzhledem k tendenci AGM baterií k tepelnému úniku je lepší neexperimentovat s oživením polovybité baterie, ale po analýze provozních podmínek ji okamžitě vyměnit. Po zjištění příčiny vybití baterie je nutné se v budoucnu snažit těmto situacím vyhnout.

Zimní období v Rusku je pro užitková vozidla a silniční stavební stroje náročnou zkouškou. Jednou z hlavních obtíží je startování studeného motoru. Každý řidič ví, že pro spolehlivé nastartování motoru je potřeba výkonná a kapacitní baterie.

Podle svého účelu existují dva typy akumulátorových baterií (SBA): startovací baterie, které slouží ke startování motoru, a trakční baterie (vícecyklové hluboké nabíjení-vybíjení, anglický název deep cycle), které se používají jako nezávislý zdroj energie v elektromobilech, vlacích, letadlech, na lodích, v dolech, elektrárnách atd.

Podle konstrukce se rozlišují kyselé a alkalické baterie. Běžnější jsou olověné baterie. Jejich výhody i nevýhody jsou dobře známé. Alkalické baterie se také používají již dlouhou dobu a jsou spotřebitelům dobře známé.

Nová generace baterií zahrnuje tzv. olověné VRLA baterie (Valve Regulated Lead Acid, olověné s pojistnými ventily) dvou typů: gelové a AGM baterie. Mají uzavřenou skříň s pojistnými ventily pro uvolňování přebytečného plynu a jsou bezúdržbové.

Hlavním cílem při vytváření bezúdržbové baterie je snížit objem plynů uvolňovaných v závěrečné fázi nabíjení. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je snížení objemu elektrolytu v baterii.

Technologie olověných AGM baterií (absorpční skleněná rohož) je odborníkům známá již asi 40 let – byly vyvinuty na začátku 1970. let a jejich výroba začala v USA v roce 1985, zpočátku pro vojenské letectvo, jako autonomní zdroje energie pro telekomunikační systémy a poplašné systémy – nouzové a dopravní.

Zpočátku se vyráběly baterie malých rozměrů – od 1 do 30 Ah. A v poslední době se baterie AGM začaly používat v užitkových vozidlech a speciální technice a zájem o ně neustále roste.

Na rozdíl od běžné baterie se uvnitř AGM nenachází žádný volný kapalný elektrolyt. Mezi kladnými a zápornými deskami se nacházejí izolační těsnění vyrobená z ultratenkých skelných vláken a papírových vláken, která mají vysokou poréznost. Veškerý elektrolyt je obsažen v porézním těsnění (separátoru) a v aktivním materiálu destiček. Množství elektrolytu je dávkováno tak, aby se malé póry vyplnily a velké póry zůstaly volné pro cirkulaci plynů uvolňovaných v důsledku chemických procesů. Konstrukce zahrnuje systém pro rekombinaci uvolněných plynů: vodík a kyslík vzniklé během provozu baterie nemají čas opustit baterii, než se opět promění ve vodu. Separátory a desky jsou k sobě pevně přitlačeny.

Výhody AGM

Baterie AGM lépe zvládají zvýšené zatížení. Hlavním problémem používání konvenčních baterií je zkrácení jejich životnosti v důsledku vysokého elektrického zatížení, protože moderní automobily mají mnohem více spotřebičů elektrické energie než dříve (palubní počítač, startovací topení atd.), což klade na baterii další požadavky. Kromě toho lze AGM vybíjet bez poškození na 40 % a až na 30 % – bez výrazného snížení životnosti. Pro srovnání: baterie tradiční konstrukce budou opakovaným vybíjením pod 50 % vážně poškozeny – jejich kapacita klesne na 15 . 20 % původní hodnoty. Vzhledem k tomu, že desky a těsnění v bateriích AGM jsou k sobě mnohem těsněji přitlačeny a pouzdra jsou utěsněna, jsou tyto baterie odolnější vůči vibracím a rázovému zatížení, které postihuje baterie dálkových nákladních vozidel a silničních stavebních strojů na domácích silnicích i v terénu. Díky všem výše uvedeným vlastnostem je životnost baterií AGM mnohem delší než u konvenčních baterií.

AGM baterie jsou méně citlivé na teplotní výkyvy a jsou schopny pracovat i při nižších teplotách – od -40 do +70 °C, protože neobsahují volnou vodu, která by mohla zmrznout a rozpínat se, a proto je jejich životnost při nízkých teplotách mnohem delší než u běžných baterií.

AGM baterie nevyžadují vůbec žádnou údržbu, pouzdro baterie je zcela uzavřené a po celou dobu životnosti není třeba otevírat plechovky, kontrolovat ani doplňovat destilovanou vodu a zejména elektrolyt. Díky tomu se i přes vysoké náklady rychleji zaplatí. Díky prodloužené životnosti budou provozní náklady AGM baterií nižší než u tradičních.

Výkonnostní charakteristiky tradiční konstrukce baterie lze posoudit podle hmotnosti: čím větší množství houbovité olovnaté hmoty baterie obsahuje, tím větší proud dokáže dodat, tím větší zátěž snese a tím déle vydrží.

Startovací baterie obvykle spotřebuje na jedno nastartování motoru maximálně 1 % svého nabití.

Stavební stroje obvykle používají pohodlnější „bezúdržbové“ baterie. Navzdory názvu však vyžadují určitou údržbu: svorky je nutné pravidelně čistit od koroze, stav nabití a celkový stav by se měly kontrolovat každých 25–30 tisíc km jízdy nebo odpovídající počet motohodin.

AGM baterie mají mnohem nižší vnitřní elektrický odpor než tradiční baterie, a díky tomu jsou schopny dodat vyšší proudy v krátkém čase (což je zvláště důležité při studeném startu motoru) a nabíjet se rychleji (až 4krát rychleji). Vývoj tepla během těchto procesů je výrazně nižší než u konvenčních baterií (AGM přeměňuje 4 % na teplo, zatímco konvenční baterie přeměňují během nabíjení a vybíjení 15–20 % energie). K nabití takové baterie je potřeba méně energie generátoru (protože ztráty během nabíjení jsou nižší), proto motor spotřebuje méně paliva.

AGM baterie neobsahují volný elektrolyt a jsou uzavřené, takže únik elektrolytu z nich je v podstatě vyloučen, jsou bezpečné i při převrácení. AGM mohou fungovat v jakékoli poloze, dokonce i „ležet na boku“. AGM baterie lze použít téměř v jakémkoli autě.

Proces samovybíjení AGM baterií je mnohem pomalejší (1–3 % za měsíc) než u tradičních baterií, tj. lze je skladovat celý rok a poté je ani nebude nutné dobíjet. Obecně lze baterie AGM skladovat déle než běžné baterie.

Sériová výroba AGM baterií je již zvládnuta, což znamená, že jejich cena je výrazně snížena. Výhody AGM baterií však nezajišťují jejich všeobecné uznání.

Co brzdí šíření AGM

Každý rok se na světě vyrobí 110 milionů baterií, ale AGM tvoří jen malou část tohoto objemu. Zaprvé, ne všichni výrobci baterií vyrábějí AGM, protože tato technologie je složitější než u tradičních baterií. Navíc jsou AGM baterie přibližně 2,0–2,5krát dražší než tradiční, protože jejich výrobní technologie a použité materiály jsou dražší. AGM je přibližně o 30 % větší a těžší než běžné baterie se stejnou kapacitou.

Baterie AGM jsou citlivější na přebíjení. Nabíječky, které se v současnosti používají ve vozových parkech k nabíjení konvenčních baterií, nejsou pro nabíjení AGM vhodné a mohou je během několika hodin vyřadit z provozu. AGM vyžaduje nabíječky, které poskytují nestabilitu nabíjecího napětí maximálně ±1 %. Speciální zařízení pro nabíjení baterií AGM mohou stát více než 30 tisíc rublů za kus. Testery baterií mohou být také pro AGM nevhodné a budou vyžadovat výměnu nebo rekonfiguraci. Zřejmě bude nutné vyměnit relé regulátoru generátoru v automobilu za přesnější zařízení. Pravděpodobně bude nutné pro práci s AGM speciálně vyškolit i servisní personál. Obecně platí, že proces nabíjení baterií AGM bude v každém případě vyžadovat větší pozornost ve srovnání s tradičními bateriemi.

Nedoporučuje se používat AGM baterie při teplotách nad 50 °C, protože jejich životnost se při vysokých teplotách výrazně zkracuje. AGM baterie by se nikdy neměly používat společně s běžnými olověnými bateriemi. Mohou fungovat pouze s AGM bateriemi stejné životnosti a kapacity.

Zatímco výrobci obvykle poskytují na běžné baterie 18měsíční záruku, záruka na baterie AGM není delší než 24 měsíců, tj. pokud se cena zdvojnásobí, záruční doba se prodlouží pouze o 25 %.

V současné době se mnoho AGM baterií vyrábí v Číně, jsou levnější než baterie americké a evropské výroby, ale spolehlivé informace o jejich úrovni kvality dosud nebyly v tisku publikovány, možná odpovídají originálu a možná ne.

Gelové baterie

„Všechno nové je dobře zapomenuté staré.“ Na tomto rčení je dost pravdy, o čemž jsem se znovu přesvědčil, když jsem se seznámil se strukturou gelových baterií. Jednou, jako dítě, jsem z chlapecké zvědavosti rozbil kladivem baterii z kapesní svítilny a uvnitř jsem našel žíravou želatinovou látku a později jsem se dozvěděl, že se jedná o elektrolyt.

AGM baterie jsou někdy zaměňovány s gelovými bateriemi (anglicky GEL), které jsou rovněž považovány za bezúdržbové. Mezi nimi je však zásadní rozdíl: v AGM je elektrolyt obsažen ve formě kapaliny absorbované těsněními a v gelových bateriích, jak jejich název napovídá, je elektrolyt v gelovém stavu. Jako zahušťovadlo elektrolytu se používá silikagel (SiO2), alumogel atd. Dnes se nebudeme podrobně zabývat elektrolytickými „gelovými“ prvky, protože se prakticky nepoužívají v těžké technice a jen občas v zahradních sekačkách a jiných malých strojích.

Zajímavou studii provedli američtí marketéři (viz grafy). Porovnávali specifické ekonomické ukazatele několika různých typů baterií: tradičního designu, AGM a gelových. Jak je z grafů patrné, podle parametrů zvolených výzkumníky jsou ukazatele AGM a gelových baterií „průměrné“ – ne optimální, ale ani ne nejhorší.

Takže, co byste si měli vybrat: ušetřit peníze koupí běžné baterie, nebo utratit peníze za AGM?

AGM baterie jistě nejsou tou nejlepší volbou pro každou aplikaci, ale v určitých náročných provozních podmínkách, kde jejich výhody přinesou největší užitek, je lze a měly by být použity.

Jednou z největších chyb, kterých se majitelé automobilů dopouštějí při nákupu baterie, je to, že si ji vybírají na základě jediného kritéria – ceny. Je nutné analyzovat, jaké zatížení bude muset baterie během provozu snášet a jakou údržbu bude vyžadovat. Právě v těchto parametrech mohou AGM baterie výrazně překonat baterie tradiční konstrukce a při jejich použití přinesou majiteli hmatatelné výhody.