Обычные автомобильные аккумуляторные батареи (АКБ) оптимизированы под частое использование в стартёрном режиме. Это значительные токи, численно доходящие до десятикратного значения от заявленной ёмкости. Но за счёт малого времени попыток пуска снижение заряда происходит на единицы процентов. Тяговые же батареи в автономных системах и на транспорте должны разряжаться гораздо глубже.
Почему нельзя глубоко разряжать обычные свинцовые АКБ
Основные неприятности вызывает сульфатация электродов. Само по себе образование сульфатов – это обычная составляющая электрохимических реакций при разряде батареи. Во время заряда они переходят в свинец и серную кислоту. Но если глубина разряда превышает определённый порог, то кристаллы сульфатов укрупняются, занимают много места в активной массе и блокируют прохождение тока.
При сильной сульфатации кристаллы не могут быть полностью удалены зарядкой, выражается это в потере ёмкости батареей. Существуют различные методы растворения сульфатов, но эффективность их ограничена. АКБ может полностью выйти из строя.
Чем отличаются тяговые батареи
Аккумуляторы глубокого разряда конструктивно имеют предохраняющие от сульфатации особенности:
- более толстые и массивные решётки электродов с увеличенным количеством легированного свинца;
- плотную активную массу на решётках;
- использование AGM и Gel технологий, нормализующих взаимодействие электродов с электролитом.
Последнее требует уточнения. AGM аккумуляторы не обязательно обеспечивают возможность работы с глубокими циклами. Но при прочих равных условиях их применение предпочтительно.
Производители всегда уточняют, на какое применение оптимизирована данная батарея. Обычно различают пусковые АКБ, аккумуляторы глубокого циклирования (Deep-Cycle) или гибридные, промежуточные по характеристикам глубины разряда и работы в буферном режиме. Различаются все эти типы по массивности электродов и количеству губчатого свинца. Чем его больше, тем ближе батарея к понятию Deep Cycle.
Если рассмотреть главные причины выхода из строя тяговых батарей помимо сульфатации, то выделяются коррозия анода и увеличение геометрических размеров катода. Наиболее выносливые АКБ глубокого разряда имеют даже не пористые или перфорированные аноды, а в виде сплошных пластин. Распухание же активной массы катода, которое может привести к коротким замыканиям, компенсируется AGM сепараторами, более гибкими и прочными. В результате Deep Cycle АКБ может выдерживать до тысячи циклов и служить от 4 до 8 лет без критической потери ёмкости.
В качестве легирующих присадок для материала электродов могут применяться как устаревшая сурьма, так и более современный кальций. Образование сульфата кальция, сокращающего срок службы стартёрных батарей при глубоких разрядах, здесь не так сильно выражено из-за увеличенного количества свинца.
Недостатки тяговых батарей глубокого цикла
Отличительные особенности имеют и негативные стороны:
- увеличивается масса батареи, что ведёт к ухудшению показателей удельной упаковки энергии;
- продолжающееся применение сурьмы увеличивает саморазряд, газообразование при заряде и потерю воды из раствора электролита;
- рост резервной ёмкости, то есть времени разряда относительно небольшими токами, обязательно снижает показатель CCA – величину тока холодной прокрутки;
- в случае использования гелевого электролита уменьшается допустимая скорость зарядки;
- высокая цена аккумуляторов.
При выборе тяговой батареи можно остановиться на аккумуляторах с жидким электролитом, если не предъявлять дополнительных требований. Но AGM АКБ при цене примерно вдвое большей обладают некоторыми преимуществами, в частности, не требуют регулярного обслуживания, совместимы с большинством автоматических зарядных станций и более безопасны, поскольку не выделяют водород при нормальных условиях заряда.
