Разбираемся, чем же реально отличается CSB GP и GPL, чем отличается срок службы АКБ
Целью эксперимента являлось оценить реальность конструкционных отличий аккумуляторных батарей/аккумуляторов с заявленными производителем (компанией CSB) сроками службы. В данном случае мы взяли следующие аккумуляторы:
- CSB GP 1272 28W (заявлена как имеющая срок службы 5 лет)
- CSB GPL 1272 (заявлена как имеющая срок службы до 10 лет).
Для начала несколько общих положений.
Оба аккумулятора выполнены по технологии абсорбированного электролита (AGM), заключающейся в том, что между положительной и отрицательной пластинами находится сепаратор, выполненный из нетканого стекловолокна, пропитанного смесью воды и кислоты.
Пластины же представляют собой решетки из сплава свинца, цинка и кальция, покрытые (намазанные) активным материалом, состоящим из порошка свинца, порошка оксида свинца, воды и кислоты. Намазанные решетки подвергаются последующей сушке в печах для отверждения намазки и адгезии ее к решетке. Аккумуляторы имеют специальный клапан безопасности, сбрасывающий давление (обычно более 2 атмосфер) газов (водорода и кислорода) и паров кислоты внутри корпуса аккумуляторной батареи. Клапан не должен работать в штатных условиях эксплуатации.
Хотелось бы сразу уточнить что более правильно было бы говорить о заявленном (расчетном) сроке службы аккумулятора — параметре полученном расчетно-опытным путем. Просто «срок службы» это достоверный период времени работы аккумуляторной батареи в реальных условиях эксплуатации - и для его определения придется подождать момента выхода батареи из строя.
Потеря емкости в процессе эксплуатации естественна и происходит:
- из-за процессов коррозии решеток
- осыпания и отслоения намазки
- высыхания электролита вследствие выхода паров и газов через клапан сброса
- коррозии соединительных швов элементов ячеек аккумулятора (например, в местах припоя ярлычка отбора энергии пластины и общей положительной или отрицательной шины ячейки)
- других процессов
Известно, что срок службы АКБ связан, в основном, с толщиной положительной пластины, емкость АКБ связана с геометрическими размерами пластин батареи, а мощность аккумулятора (при разряде с постоянной мощностью) зависит, в том, числе и от плотности намазки активного материала на решетке.
Заметим, что АКБ разработанные для работы в буферном режиме (например в системах гарантированного питания, где отсутствие питающего напряжения является скорее аварией нежели штатной ситуацией) и АКБ, разработанные для цикличных режимов работы (например системы ветро- и солнечной энергетики) имеют различные подходы к конструкции и применяем материалам. К слову—автомобильные (стартерные) аккумуляторы имеют совершенно отличную конструкцию и применяемые материалы.
Однако, вернемся к нашему эксперименту.
На фото 1 представлен внешний вид батареи CSB GP 1272 28W
|
Как видно на фотографии - номинальное напряжение батареи 12 вольт. Далее указана не емкость в Ач, а мощность в Вт —что удобно при расчете батарей для ИБП. Тип клемм—F2 (широкие). Цвет корпуса—темно-серый пластик. |
|
|
Фото №1 |
|
На фото 2 представлен внешний вид батареи CSB GPL 1272 F2 FR. |
|
|
Фото №2 |
По плану эксперимента мы вскрыли каждую батарею удалив часть крышки над ячейками по центру АКБ (фото 3).
Как видно на фото основное отличие между батареями GP и GPL состоит в толщине стопки пластин и сепараторов конкретной ячейки. У батареи GP толщина этой стопки приблизительно на 6 мм меньше при одинаковой ширине самой ячейки обеих аккумуляторных батарей.
Для удержания стопки пластин и сепараторов в ячейке аккумулятора GP имеется пластиковая пластина— вставка (показана стрелкой). При этом мы убедились в том, что ширина ячейки батареи перпендикулярная ориентации пластин одинакова у обеих батарей.
В соответствие с нашими измерениями ширина и высота пластин (положительных и отрицательных) обеих батарей одинаковы.
|
|
1. Электрическое соединение между ячейками осуществлено через край перемычки, через толщу крышки.
2. Вставка, удерживающая стопку пластин и сепараторов в аккумуляторе GP. |
|
|
Фото №4 |
|
Мы вытащили содержимое ячейки и для большей наглядности раскрыли пластины как страницы книги. На фото 5 можно видеть, что сепараторы U-образно обернуты вокруг положительных пластин. Такое размещение сепаратора позволяет избежать короткого замыкания между пластинами по дну ячейки при осыпании намазки в процессе эксплуатации аккумулятора. Сразу же бросается в глаза разница в толщине положительной и отрицательной пластин, что является нормой для свинцово-кислотных герметичных батарей. |
|
|
На фото 6—толщина положительной пластины батареи GPL составляет около 4,2 мм. На фото 7—толщина положительной пластины батареи GP составляет около 3,0 мм. Мы промерили толщины всех пластин из ячеек обеих батарей —большой разницы в толщинах положительных пластин одной батареи не обнаружили. Отличие в толщине аккумуляторов GP и GPL составило 40%.
Аналогичным образом были промерены толщины отрицательных пластин обеих АКБ. Результаты измерений приведены в таблице 1. |
|
|
Фото №7 |
|
На следующем этапе мы сравнили качество поверхностей положительных и отрицательных пластин рассматриваемых АКБ. На фото 8 и фото 9 представлены две поверхности положительной пластины аккумулятора серии GP. Обе поверхности одинаковы, следовательно намазка положительной пластины производилась с обеих сторон аналогичным технологическим процессом. Качество поверхности пластин идентично(равномерность намазки с обеих сторон), что свидетельствует о единой технологии намазки и, в свою очередь, сказывается на сроке службы батареи. Пластины АКБ серии GPL выглядят аналогичным образом. |
|
|
В то же время поверхности отрицательной пластины АКБ серии GP разные. Такое состояние намазки допустимо для батарей малой емкости.. |
|
|
Также мы сочли нужным сравнить и конструкции клапанов сброса, т. к. этот элемент конструкции оказывает огромное влияние на срок службы АКБ. В начальный момент наших действий при вскрытии обеих аккумуляторов послышался характерный звук вырывающегося через разрез газа. Из этого следует, что в обеих АКБ было давление паров кислоты и газов, которое удерживалось клапаном конкретной ячейки. То есть ячейка была герметичной.
На фото 12 представлен клапан батареи серии GP. Конструкция клапанов обеих батареи идентична и проста: пламя- и пыле-отсекающая крышка сверху с герметичной крышкой из мягкого пластика, надетой на патрубок клапана в натяг, что и обеспечивает герметизацию. |
|
Далее в таблице 1 приводятся данные нашего эксперимента.
|
Параметр
|
|
GPL-1272
|
|
|
|
|
|
|
2,13 В |
2,13 В |
|
|
28,5 мм |
28,5 мм |
|
|
1,6 мм |
2,2 мм |
|
|
3,0 мм |
4,2 мм |
|
|
3 |
3 |
|
|
4 |
4 |
Целью нашего эксперимента было попытаться понять реальны ли различия между АКБ со сроком службы 5 и 10 лет.
Как можно видеть - по основному параметру, определяющему срок службы аккумулятора (толщине положительной пластины) есть отличия между АКБ с заявленными сроками службы 5 и 10 лет. Батарея GP, заявленная производителем как 5-ти летняя, имеет толщину положительной пластины 3,0 мм. Толщина положительной пластины батареи GPL, заявленной производителем как 10-ти летняя , составляет 4,2 мм.
При этом ширина и высота пластин обоих аккумуляторов одинакова, что позволяет говорить о одинаковой емкости батарей.
Оригинал статьи: http://www.1000va.ru/UPS/srok_akky/