Первый отечественный автомобильный AGM аккумулятор — AKOM ULTIMATUM. Большой безжалостный тест
Привет, Хабр! Умеют ли в нашей стране делать стартерные AGM акумуляторы? Что они собой представляют, какова их специфика, стоят ли они своих денег? Для каждого ли легкового автомобиля подходят? Нуждаются ли во вводе в эксплуатацию, или можно сразу ставить под капот?
Возьмём новую АКБ, приборы, приступим к испытаниям. Их будет много: целых девять контрольно-тренировочных циклов с 20-часовыми разрядами, а ещё недельный разряд включенными фарами!
AGM — аббревиатура от absorbent glass mat, абсорбирующие маты из стекловолокна. Именно такие сепараторы установлены между пластинами одноимённого аккумулятора, и жидкий электролит — раствор серной кислоты в дистиллированной воде — находится в этих стекломатах во впитанном состоянии, удерживаемый капиллярными силами.
Благодаря этому, электролит значительно меньше подвержен стратификации (расслоению), чем свободно плещущийся. Аккумуляторная батарея (АКБ) может работать в разных положениях, а не только днищем вниз. AGM сепараторы препятствуют разрушению и короткому замыканию пластин.
▍ А ещё, у них есть одно интересное, полезное и в некоторых случаях опасное свойство. В AGM аккумуляторах имеет место цикл рекомбинации кислорода.
Если взять два электрода, например, из свинца в растворе серной кислоты, поместить над каждым перевёрнутую пробирку, и подать постоянный ток, пойдёт электролиз воды, пробирка над плюсовым электродом начнёт наполняться кислородом, а над минусовым — водородом.
Если смешать содержимое пробирок, получится газ Брауна, он же гремучий газ, который так и останется смесью кислорода и водорода, пока его не подожгут или не подвергнут воздействию, например, платинового катализатора, который имеется в пробках-рекомбинаторах, они же рекуператоры водорода, применяемые на больших панцирных аккумуляторных банках. После сгорания, взрыва или медленного, безопасного каталитического окисления водорода, газ Брауна превращается в воду. При этом электрическая энергия, затраченная на разложение воды, выделяется в виде тепла.
Но кислород рекомбинировать проще, чем водород. Если выделяющийся на положительной пластине кислород попадёт на заряженную отрицательную активную массу (ОАМ), представляющую собой губчатый свинец, последний окислится до оксида свинца — заряженной положительной активной массы (ПАМ), которая, будучи короткозамкнутой на ОАМ, тут же разрядится до сульфата свинца, который при заряде снова превратится в губчатый металл.
Это и есть цикл рекомбинации кислорода, при котором электрическая энергия, затраченная на выделение кислорода, превращается в тепло. Водород из AGM аккумулятора, к сожалению, улетучивается, и вода всё же теряется при эксплуатации, но гораздо меньше, чем в аккумуляторах со свободно плещущимся электролитом. Чем меньше воды осталось в банке AGM АКБ, тем более активно работает кислородный цикл, и тем больше АКБ нагревается при заряде. Потому изношенные AGM аккумуляторы могут раздуваться, что наблюдали многие, имевшие дело с источниками бесперебойного питания (ИБП).
Большие и дорогие AGM и гелевые АКБ предусматривают возможность долива дистиллированной воды или слабого раствора электролита для продления срока эксплуатации и предотвращения так называемого «терморазгона», (применительно к свинцовым аккумуляторам это любительский термин, но он адекватно отражает положительную обратную связь, возникающую при разогреве в ходе заряда).
Аккумуляторы глубокого цикла комплектуются для долива разбавленным электролитом, а не водой, по причине того, что изготовитель не предусматривает десульфатации особыми режимами заряда, а предполагает возвращение батареи после долива на место — в ИБП, систему солнечной энергетики и т. д., где она будет заряжаться штатными профилями.
Не следует путать вышесказанное с сухозаряженными AGM, комплектуемыми сосудами с электролитом рабочей плотности (концентрации кислоты).
В каких случаях под капот автомобиля желательно устанавливать именно AGM аккумулятор?
Тогда, когда он испытывает значительную глубину циклирования, то есть, при наличии системы старт-стоп или мощных потребителей, таких, как лебёдки и электронагревательные приборы.
Существует более бюджетная альтернатива, занимающая в мире автомобильных аккумуляторов промежуточное положение между обычными и AGM АКБ. Это EFB — enhanced flooded battery — улучшенная наливная батарея. Электролит у неё жидкий свободно плещущийся, как в традиционной, но пластины повышенной толщины, как у AGM, и продвинутая плотная конструкция сепараторов, в том числе, из стекловолокна.
Итак, мы немного ознакомились с тем, что такое AGM, и готовы двигаться дальше. Перед нами новая АКБ АКОМ ULTIMATUM 6СТ-60VRLA, дата выпуска июнь 2019 года. На момент проведения опыта аккумулятору три месяца, которые он провёл в заводской плёнке. Посмотрим на показания тестера Konnwei KW600.
Сравним с TOPLA AGM Stop & Go в таком же корпусе L2, с такими же паспортными параметрами 60 А*ч EN 680 А.
Корпуса аккумуляторов очень похожи, вплоть до формы ручки для переноски, но Топла имеет пробки, АКОМ — нет. Значит, впоследствии долить дистиллированной воды неразрушающим способом не получится. Взвесим обе АКБ.
Неужели всё так плохо? — Не будем спешить с выводами. Топла заряжена, и уже прошла КТЦ — контрольно-тренировочные циклы. А АКОМ только что освободили от заводской упаковки.
Для начала, аккумулятор необходимо зарядить. Данный тест перед зарядом сделан не для антирекламы АКОМ, а для демонстрации необходимости заряда нового аккумулятора, в данном случае, стартерного AGM.
Заряжаем Кулоном-912. На заряд затрачено около 8 А*ч. Повторим тест.
Результаты улучшились, но пока не слишком радуют.
АКОМ просел под вилкой 200 А с 13.13 до 10.85 В.
Топла просела с 12.77 до 10.75.
Ставим на разряд по ГОСТ током 5% ёмкости 3 ампера до 10.5 В.
Ёмкость приятно удивила: 67.10 А*ч!
Посмотрим показания тестера на разряженной АКБ.
Зарядим, выдержим сутки и повторим тесты.
НРЦ, (напряжение разомкнутой цепи, оно же ЭДС без нагрузки), составило 13.18 вольт. Это свидетельствует о том, что плотность электролита в заряженной АКБ АКОМ не превышает плотность в АКБ Топла. Если бы превышала, это объясняло бы повышенное внутреннее сопротивление у АКОМ. Добавим в таблицу данные контрольно-тренировочного цикла и показания тестера после отстоя.
Проценты показывают соотношение паспортных и измеренных значений параметров. На первом КТЦ ёмкость АКОМ Ультиматум превысила паспортную на 11.8%, это прекрасно. А ток холодной прокрутки (ТХП) в стандарте EN ниже номинального на 1.2%. В принципе, 1.2% в пределах погрешности измерений, но от топовой АКБ хочется ожидать лучшего. Пока что характеристики АКБ более напоминает тяговую, нежели стартерную.
Создаётся впечатление, что у АКОМ больше активных масс, чем у Топлы, при меньшей массе свинца. Для экстремально низких температур можно порекомендовать Топлу, а не этот АКОМ. Зато его можно порекомендовать в качестве лодочного, для питания электромотора. Отметим, что розничная цена АКОМ Ultimatum более чем на четверть ниже, чем у Topla AGM.
Прирост показателей при первых КТЦ — явление нормальное и долженствующее быть. Но пусковой ток ниже паспортного у нового полностью заряженного аккумулятора свидетельствует о недоформованных пластинах. Полная формовка произойдёт в ходе серии КТЦ.
Нагрузочная вилка показывает 10.95 В, что тоже улучшилось с предыдущих 10.85.
При втором разряде по ГОСТ АКБ отдала 67.12 А*ч. Это почти не отличается от предыдущих 67.10. Вспомним показания тестера после первого разряда.
Повторим тест.
Показатели улучшились. Заметим, что теперь тестер предписывает зарядить и проверить повторно, а в первый раз рекомендовал заменить АКБ, то есть, считал её непригодной для применения без возможности восстановления. (BATTERY UNSERVICEABLE, как отображают некоторые другие приборы, и что иногда неправильно переводят как «батарея необслуживаемая» или «не нуждающаяся в обслуживании», то есть, успешно восстановленная).
Такое высокое внутреннее сопротивление может быть проблемой в системах с интеллектуальным микропроцессорным контролем состояния АКБ, которые будут индицировать ошибку и отказываться заряжать и использовать аккумулятор, требуя его замены. Проблему решает правильный ввод АКБ в эксплуатацию, которым мы сейчас как раз занимаемся. Посмотрим, сколько КТЦ нужно для стабилизации параметров, и какая будет у них динамика в дальнейшем.
По таблице нужно отметить, что в первом КТЦ замер был произведён сразу после разряда, а во втором через 3 часа. Зарядим и протестируем.
Как видим, ёмкость не изменяется и превышает паспортную, а характеристики токоотдачи улучшаются, и после второго КТЦ достигли номинальных. Тем не менее, ТХП значительно ниже, чем у Топлы, хотя ёмкость значительно выше.
По итогам третьего контрольно-тренировочного цикла пусковой ток снова слегка упал чуть ниже паспортного, зато ёмкость ещё более возросла.
Четвёртый КТЦ по ГОСТ принёс прибавку и ёмкости 20-часового разряда, и токоотдающих характеристик.
Ёмкость при пятом КТЦ упала на 2%, что обуславливается отключением отопления в боксе. Температура снизилась примерно на 7 градусов Цельсия.
❒ Термодинамическая ЭДС и полезная ёмкость свинцово-кислотного аккумулятора растут с ростом температуры и снижаются с её падением. Токоотдача тоже слегка упала, сравнявшись с показателями третьего цикла.
Ёмкость шестого КТЦ упала ещё на один процент, и на 2% снизилось здоровье АКБ — показатель внутреннего сопротивления и токоотдачи.
Следующий разряд и последующий заряд произведём Кулоном-912, чтобы иметь возможность отслеживать процесс и управлять им удалённо. Эксперименты пришлось отложить, потому АКБ простояла 3 недели в режиме буферного хранения.
Ёмкость снова упала на 2%, а токоотдача на 1%.
В лаборатории +28 градусов Цельсия, ёмкость возросла до рекордных 69 ампер*часов, на целых 15 процентов выше паспортной. Итак, по данным, полученным в нашем большом тесте, мы видим следующее.
Промежуточные выводы
Во-первых, подопытная аккумуляторная батарея АКОМ ULTIMATUM 6СТ-60VRLA успешно прошла испытания разрядом током 5% ёмкости и показала достойные результаты: очень высокую фактическую и удельную ёмкость, ток холодной прокрутки в пределах допустимой нормы.
Однако, высокое внутреннее сопротивление потенциально может ввести в заблуждение умную автоматику, и запуск двигателя в условиях экстремально низких температур может оказаться неудовлетворительным. Ощутимой потери ёмкости за 8 циклов с глубоким разрядом не произошло, потому эту АКБ можно рекомендовать в качестве тяговой (лодочной, глубокого цикла).
Во-вторых, для достоверных тестов химических источников тока необходим учёт температуры или её стабилизация, а также уверенность в соблюдении адекватного профиля заряда, иначе можно принять прогрессирующий недозаряд за деградацию аккумулятора, как в этом эксперименте.
Это ещё не всё. Продолжим издеваться над многострадальным аккумулятором, разряжая его двумя 50-ваттными лампочками в течение недели без контроля напряжения и тока. (Именно потому в сводной таблице нет данных пускового тока после заряда, так как вместо него поставили разряжать дальше).
Не делайте так! Данная новая АКБ специально приобретена для жёстких испытаний, чтобы выяснить не только её нормальные эксплуатационные характеристики, но и запас стойкости и надёжности. А ещё, колбы автомобильных ламп сильно нагреваются. Применяя их в качестве нагрузочных резисторов, имейте это в виду.
Прошла неделя, аккумулятор посажен в ноль. Под нагрузкой мультиметр показывает 20.3 милливольта. Отключаем лампы.
После снятия нагрузки, НРЦ начинает расти.
Прошло 2 часа, на клеммах два вольта.
После заряда и недели в режиме буферного хранения произведём тест прибором Konnwei KW600 и внесём данные в таблицу. Чего и следовало ожидать, недельный разряд в ноль сказался на характеристиках АКБ не лучшим образом. Ставим на следующий разряд, и затем на заряд.
Итоги
Ёмкость восстановилась практически полностью, пусковые характеристики — с 81 до 88%. От эквивалента забытых на неделю включенных фар, аккумулятор пострадал, но не умер. Есть некоторая надежда на дальнейшее снижение внутреннего сопротивления, но, в отличие от на четверть более дорогой Топлы, оно у АКОМ ULTIMATUM не является сильной стороной. Зато бесспорно сильная сторона — ёмкость.
Ставить ли ULTIMATUM 6СТ-60VRLA под капот своего автомобиля?
Да, если для Вас приоритетна ёмкость, а не пусковой ток.
Приобретать ли эту АКБ для лодочного электромотора?
Да, это прекрасный вариант.
Говоря о низком для AGM пусковом токе, напоследок стоит сравнить его с параметрами обычных стартерных АКБ стандартного сегмента в том же форм-факторе корпуса L2. На их фоне 640 из 680 ампер выглядят весьма выигрышно.
Хотя в сравнении с премиум-сегментом Тюмень (Лось) или Лада производства того же жигулёвского АКОМ по технологиям того же Эксайда, ULTIMATUM проигрывает по токоотдаче, а по ёмкости находится на том же уровне, если смотреть на фактические параметры новой полностью заряженной батареи.
Но под капотом, фактические характеристики наливных АКБ вследствие расслоения электролита упадут до уровня паспортных. Именно поэтому производители заявили более скромные параметры, чем у новой батареи после адекватного стационарного заряда.
И не будем забывать, что AGM рассчитаны на частое глубокое циклирование, обычные стартерные АКБ с жидким, свободно плещущимся электролитом — нет, а EFB занимают промежуточное положение. AGM — это не только ёмкость, но и устойчивость к большому числу глубоких разрядов, что прекрасно показало сегодняшнее исследование.
Задача аккумулятора — не побеждать в тестах, а долго, исправно и надёжно служить на своём рабочем месте. Потому при рассмотрении паспортных и фактических характеристик необходимо понимать, что и для чего анализируем. И уже на основании этого принимать осознанное решение о приобретении той или иной модели химического источника тока.
Подробности испытаний TOPLA AGM Stop & Go будут в одной из следующих публикаций.
Статья написана в сотрудничестве с автором экспериментов и видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.
