Batería AGM: tecnología, ventajas y desventajas

Se necesita una fuente de alimentación ininterrumpida para algo más que activar el motor de arranque y arrancar el motor. La batería también se utiliza para la iluminación de emergencia, el funcionamiento del sistema de a bordo cuando el motor está apagado, así como para un viaje corto cuando el generador no funciona. El tipo de batería más común que se usa en los automóviles es el ácido de plomo. Pero tienen varias modificaciones. Uno de ellos es AGM. Analicemos algunas modificaciones de estas baterías, así como sus diferencias. ¿Qué tiene de especial el tipo de batería AGM?

¿Qué es la tecnología de batería AGM?

Si dividimos condicionalmente las baterías, entonces se dividen en reparadas y desatendidas. La primera categoría incluye baterías en las que el electrolito se evapora con el tiempo. Visualmente, se diferencian del segundo tipo en que tienen tapas en la parte superior para cada lata. A través de estos orificios se repone la falta de líquido. En el segundo tipo de baterías, no es posible agregar agua destilada debido a características de diseño y materiales que minimizan la formación de burbujas de aire en el contenedor.

Otra clasificación de las baterías se refiere a sus características. También hay dos tipos de ellos. El primero es el arranque y el segundo es la tracción. Las baterías de arranque tienen una alta potencia de arranque y se utilizan para arrancar grandes motores de combustión interna. La batería de tracción se distingue por su capacidad para emitir voltaje durante mucho tiempo. Dicha batería se instala en vehículos eléctricos (sin embargo, este no es un automóvil eléctrico completo, sino principalmente automóviles eléctricos y sillas de ruedas para niños) e instalaciones eléctricas que no usan corriente de arranque de alta potencia. En cuanto a los coches eléctricos completos como Tesla, la batería AGM también se utiliza en ellos, pero como base para el sistema de a bordo. El motor eléctrico utiliza un tipo diferente de batería. Para obtener más información sobre cómo elegir la batería adecuada para su automóvil, lea en otra reseña.

La batería AGM se diferencia de su contraparte clásica en que su caja no se puede abrir de ninguna manera, lo que significa que pertenece a la categoría de modificaciones sin mantenimiento. En el proceso de desarrollo de tipos de baterías AGM sin mantenimiento, los científicos pudieron lograr una reducción en la cantidad de gases liberados al final de la carga. Este efecto se hizo posible debido al hecho de que el electrolito en la estructura está en menor cantidad y en mejor contacto con la superficie de las placas.

La peculiaridad de esta modificación es que el recipiente no está lleno de electrolito libre en estado líquido, que está en contacto directo con las placas del dispositivo. Las placas positivas y negativas están separadas por un material aislante ultrafino (fibra de vidrio y papel poroso) impregnado de una sustancia ácida activa.

Historia de ocurrencia

El nombre AGM proviene del inglés "absorbent glass mat", que se traduce como un material de amortiguación absorbente (hecho de fibra de vidrio). La tecnología en sí apareció en los años 70 del siglo pasado. La empresa que registró la patente de la novedad es el fabricante estadounidense Gates Rubber Co.

La idea en sí vino de un fotógrafo, que pensó en cómo reducir la tasa de liberación de oxígeno e hidrógeno del espacio cercano a las placas. Una opción que le vino a la mente fue espesar el electrolito. Esta característica del material proporcionaría una mejor retención de electrolitos cuando se gira la batería.

Las primeras baterías AGM salieron de la línea de montaje en 1985. Esta modificación se utilizó principalmente para aviones militares. Además, estas fuentes de alimentación se utilizaron en sistemas de telecomunicaciones e instalaciones de señalización con una fuente de alimentación individual.

Inicialmente, la capacidad de la batería era pequeña. Este parámetro varió en el rango de 1-30 a / h. Con el tiempo, el dispositivo recibió una mayor capacidad, por lo que la instalación pudo funcionar por más tiempo. Además de los automóviles, este tipo de batería se utiliza para crear fuentes de alimentación ininterrumpidas y otros sistemas que funcionan con una fuente de energía autónoma. Se puede utilizar una batería AGM más pequeña en un SAI de computadora.

¿Cómo funciona?

Una batería de plomo-ácido clásica parece una caja, dividida en varias secciones (bancos). Cada uno de ellos tiene placas (el material del que están hechos es el plomo). Están sumergidos en electrolito. El nivel de líquido debe cubrir siempre las placas para que no colapsen. El electrolito en sí es una solución de agua destilada y ácido sulfúrico (para obtener más detalles sobre los ácidos utilizados en las baterías, lea aquí).

Para evitar que las placas entren en contacto, hay particiones de plástico microporoso entre ellas. La corriente se genera entre las placas de carga positiva y negativa. Las baterías AMG se diferencian de esta modificación en que entre las placas se encuentra un material poroso impregnado de electrolito. Pero sus poros no están completamente llenos de sustancia activa. El espacio libre es una especie de compartimento de gas en el que se condensa el vapor de agua resultante. Gracias a esto, la celda sellada no se rompe cuando se está cargando (cuando se carga una batería con servicio clásico, es necesario desenroscar las tapas de las latas, ya que en la etapa final las burbujas de aire pueden evolucionar activamente y el contenedor se puede despresurizar ).

Con respecto a los procesos químicos que tienen lugar en estos dos tipos de baterías, son idénticos. Es solo que las baterías fabricadas con tecnología AGM se distinguen por su diseño y estabilidad de funcionamiento (no necesitan que el propietario recargue el electrolito). De hecho, esta es la misma batería de plomo-ácido, solo que gracias al diseño mejorado, se eliminan todas las desventajas del análogo líquido clásico.

El dispositivo clásico funciona según el siguiente principio. En el momento del consumo de electricidad, la densidad del electrolito disminuye. Se produce una reacción química entre las placas y el electrolito, que genera una corriente eléctrica. Cuando los consumidores han seleccionado la carga completa, comienza el proceso de sulfatación de las placas de plomo. No se puede revertir a menos que se aumente la densidad del electrolito. Si se carga una batería de este tipo, entonces, debido a la baja densidad, el agua en el recipiente se calentará y simplemente se evaporará, lo que acelerará la destrucción de las placas de plomo, por lo tanto, en casos avanzados, algunos agregan ácido.

En cuanto a la modificación AGM, no teme una descarga profunda. La razón de esto es el diseño de la fuente de alimentación. Debido al estrecho contacto de la fibra de vidrio impregnada con electrolito, las placas no se sulfatan y el líquido de las latas no hierve. Lo principal en el funcionamiento del dispositivo es evitar la sobrecarga, lo que provoca una mayor formación de gas.

Debe cargar dicha fuente de alimentación de la siguiente manera. Normalmente, la etiqueta del dispositivo contiene las instrucciones del fabricante para los voltajes de carga mínimos y máximos. Dado que dicha batería es muy sensible al proceso de carga, para esto debe usar un cargador especial, que está equipado con una función de cambio de voltaje. Dichos cargadores proporcionan la denominada "carga flotante", es decir, un suministro de electricidad en porciones. Primero, se suministra una cuarta parte del voltaje nominal (mientras que la temperatura debe estar dentro de los 35 grados).

Una vez que la electrónica del cargador fija una cierta cantidad de carga (aproximadamente 2.45 V por celda), se activa el algoritmo de reducción de voltaje. Esto asegura un final suave del proceso y no hay desprendimiento activo de oxígeno e hidrógeno. Incluso la más mínima interrupción de este proceso puede reducir significativamente el rendimiento de la batería.

Otra batería AGM requiere un uso especial. Por lo tanto, puede almacenar dispositivos en absolutamente cualquier posición. La peculiaridad de este tipo de baterías es que tienen una baja tasa de autodescarga. Durante un año de almacenamiento, la capacidad no puede perder más del 20 por ciento de su capacidad (siempre que el dispositivo se haya almacenado en una habitación seca a una temperatura positiva en el rango de 5 a 15 grados).

Pero al mismo tiempo, es necesario verificar periódicamente el nivel de carga, monitorear el estado de los terminales y protegerlo de la humedad y el polvo (esto puede provocar una autodescarga del dispositivo). Para la seguridad de la fuente de alimentación, es necesario evitar cortocircuitos y subidas repentinas de voltaje.

Dispositivo de batería AGM

Como ya hemos notado, la caja AGM está completamente sellada, por lo que dichos elementos se clasifican como modelos libres de mantenimiento. En lugar de particiones porosas de plástico, hay fibra de vidrio porosa dentro del cuerpo entre las placas. Estos son separadores o espaciadores. Este material es neutro en conductividad eléctrica e interactúa con ácidos. Sus poros están saturados en un 95 por ciento con una sustancia activa (electrolito).

Para reducir la resistencia interna, la fibra de vidrio también contiene una pequeña cantidad de aluminio. Gracias a esto, el dispositivo puede mantener una carga rápida y liberar energía cuando sea necesario.

Al igual que una batería convencional, la modificación AGM también consta de seis latas o tanques con un juego individual de placas. Cada grupo está conectado al terminal de batería correspondiente (positivo o negativo). Cada banco genera un voltaje de dos voltios. Dependiendo del tipo de batería, las placas pueden no estar paralelas, sino enrolladas. En este diseño, la batería tendrá una forma cilíndrica de latas. Este tipo de batería es muy duradera y resistente a las vibraciones. Otra ventaja de tales modificaciones es que su descarga puede producir un mínimo de 500 y un máximo de 900A (en baterías convencionales, este parámetro está dentro de los 200A).

1) Tapón con válvulas de seguridad y tapa con un solo respiradero; 2) Cuerpo y cubierta más gruesos y fuertes; 3) Bloque de placas; 4) Semi-bloque de placas negativas; 5) Placa negativa; 6) celosía negativa; 7) Un fragmento del material absorbido; 8) Placa positiva con separador de fibra de vidrio; 9) celosía positiva; 10) Placa positiva; 11) Semi-bloque de placas positivas.

Si consideramos una batería clásica, la carga provoca la formación de burbujas de aire en la superficie de las placas. Debido a esto, el electrolito está menos en contacto con el plomo y esto degrada el rendimiento de la fuente de alimentación. No existe tal problema en el análogo mejorado, ya que la fibra de vidrio asegura un contacto constante del electrolito con las placas. Para evitar que un exceso de gas haga que el dispositivo se despresurice (esto sucede cuando la carga no se realiza correctamente), hay una válvula en el cuerpo para liberarlos. Para obtener más información sobre cómo cargar correctamente la batería, lea por separado.

Entonces, los principales elementos de diseño de las baterías AGM son:

• Carcasa herméticamente sellada (hecha de plástico resistente a los ácidos que puede soportar vibraciones constantes con pequeños golpes);
• Placas para carga positiva y negativa (son de plomo puro, que pueden incluir aditivos de silicio), que se conectan en paralelo con los terminales de salida;
• Fibra de vidrio microporosa;
• Electrolito (que llena el 95% del material poroso);
• Válvulas para eliminar el exceso de gas;
• Terminales positivo y negativo.

¿Qué está frenando la propagación de AGM?

Según algunas estimaciones, cada año se producen alrededor de 110 millones de baterías recargables en todo el mundo. A pesar de su mayor eficiencia en comparación con las contrapartes clásicas de plomo-ácido, ocupan solo una pequeña parte de las ventas del mercado. Hay varias razones para esto.

1. No todas las empresas de fabricación de baterías fabrican fuentes de alimentación con esta tecnología;
2. El costo de tales baterías es mucho más alto que los tipos habituales de dispositivos (durante tres a cinco años de funcionamiento, no será difícil para un automovilista recolectar un par de cientos de dólares por una nueva batería líquida). Por lo general, son de dos a dos veces y media más caras;
3. Un dispositivo con una capacidad idéntica será mucho más pesado y voluminoso en comparación con un análogo clásico, y no todos los modelos de automóvil le permiten colocar una batería ampliada debajo del capó;
4. Estos dispositivos son muy exigentes con la calidad del cargador, que también cuesta mucho dinero. La carga clásica puede arruinar dicha batería en cuestión de horas;
5. No todos los probadores pueden determinar el estado de dicha batería, por lo tanto, para reparar una fuente eléctrica, debe buscar una estación de servicio especializada;
6. Para que el generador produzca el voltaje requerido para la recarga adecuada de la batería durante el funcionamiento, este mecanismo también deberá cambiarse en el automóvil (para obtener detalles sobre cómo funciona el generador, lea en otro articulo);
7. Además del efecto negativo de las heladas severas, el dispositivo tampoco tolera bien las altas temperaturas. Por tanto, el compartimento del motor debe estar bien ventilado durante el verano.

Estas razones hacen que los automovilistas piensen: ¿vale la pena comprar una batería tan compleja, si puede comprar dos modificaciones simples por el mismo dinero? Teniendo en cuenta las necesidades del mercado, los fabricantes no corren el riesgo de lanzar una gran cantidad de productos que simplemente acumularán polvo en los almacenes.

Los principales tipos de baterías de plomo-ácido.

Dado que el principal mercado de las baterías es la industria del automóvil, se adaptan principalmente a los vehículos. El criterio principal por el cual se selecciona una fuente de energía es la carga total de todo el sistema eléctrico y los instrumentos del vehículo (el mismo parámetro se aplica a la selección de un generador). Dado que los automóviles modernos utilizan una gran cantidad de componentes electrónicos a bordo, muchos modelos ya no están equipados con baterías estándar.

En algunas situaciones, los modelos líquidos ya no pueden hacer frente a tal carga, y las modificaciones de AGM pueden hacer frente a esto bastante bien, ya que su capacidad puede ser dos o tres veces mayor que la capacidad de los análogos estándar. Además, algunos propietarios de automóviles modernos no están dispuestos a dedicar tiempo al mantenimiento de las fuentes de alimentación (aunque no requieren mucho mantenimiento).

Un automóvil moderno puede usar uno de dos tipos de baterías. La primera es la opción líquida que no requiere mantenimiento. Utiliza placas de calcio en lugar de placas de antimonio. El segundo es el análogo que ya nos es familiar, fabricado con tecnología AGM. Algunos automovilistas confunden este tipo de batería con baterías de gel. Si bien pueden parecer similares en apariencia, en realidad son diferentes tipos de dispositivos. Leer más sobre baterías de gel aquí.

Como análogo mejorado de la batería líquida clásica, hay modificaciones realizadas con tecnología EFB en el mercado. Esta es la misma fuente de alimentación líquida de plomo-ácido, solo para evitar la sulfatación de las placas plus, además están envueltas en un material poroso y poliéster. Esto prolonga la vida útil de una batería estándar.

Aplicación de baterías AGM

Las baterías AGM se utilizan a menudo en automóviles equipados con sistemas de arranque / parada, ya que tienen una capacidad impresionante en comparación con las fuentes de alimentación líquidas clásicas. Pero la industria automotriz no es la única área en la que se aplican las modificaciones de AGM.

Varios sistemas autoalimentados a menudo están equipados con baterías AGM o GEL. Como se mencionó anteriormente, estas baterías se utilizan como fuente de electricidad para sillas de ruedas autopropulsadas y vehículos eléctricos para niños. En cualquier caso, una instalación eléctrica con alimentación ininterrumpida individual de seis, 12 o 24 voltios puede tomar energía de este dispositivo.

El parámetro clave mediante el cual puede determinar qué batería usar es el rendimiento de tracción. Las modificaciones líquidas no se adaptan bien a tal carga. Un ejemplo de esto es el funcionamiento de un sistema de audio en un automóvil. La batería líquida puede arrancar el motor de forma segura varias veces, y la grabadora de radio se descargará en un par de horas (para saber cómo conectar correctamente la grabadora de radio con un amplificador, lea por separado), aunque el consumo de energía de estos nodos es muy diferente. Por esta razón, las fuentes de alimentación clásicas se utilizan como arrancadores.

Beneficios y tecnología de la batería AGM

Como ya se mencionó, la diferencia entre las baterías AGM y las clásicas está solo en el diseño. Consideremos cuáles son las ventajas de la modificación mejorada.

1. Sin miedo a las descargas profundas. Cualquier batería no tolera una descarga fuerte y, para algunas modificaciones, este factor es simplemente destructivo. En el caso de las fuentes de alimentación estándar, su capacidad se ve críticamente afectada por descargas frecuentes por debajo del 50 por ciento. Es imposible almacenar la batería en este estado. En cuanto a los tipos de AGM, toleran aproximadamente un 20 por ciento más de pérdida de energía sin daños graves en comparación con las baterías clásicas. Es decir, la descarga repetida al 30 por ciento no afectará el rendimiento de la batería.
2. Sin miedo a las fuertes pendientes. Debido al hecho de que la caja de la batería está sellada, el electrolito no se derrama del recipiente cuando se le da la vuelta. El material absorbido evita que la sustancia de trabajo se mueva libremente bajo la influencia de la gravedad. Sin embargo, la batería no debe almacenarse ni utilizarse al revés. La razón de esto es que en esta posición, la eliminación natural del exceso de gas a través de la válvula no será posible. Las válvulas de descarga estarán en la parte inferior y el aire mismo (su formación es posible si se altera el proceso de carga, sobrecargando o usando un dispositivo que emite una clasificación de voltaje incorrecta) se moverá hacia arriba.
3. Libre de mantenimiento. Si la batería se usa en un automóvil, entonces el proceso de reposición del volumen de electrolito no es laborioso ni dañino. Cuando se desenroscan las tapas de las latas, los vapores de ácido sulfúrico salen del recipiente en una pequeña cantidad. Por esta razón, el servicio de las baterías clásicas (incluida su carga, ya que en este momento los bancos deben estar abiertos) debe realizarse en un área bien ventilada. Si la batería se utiliza en un entorno residencial, dicho dispositivo debe retirarse de las instalaciones para su mantenimiento. Hay instalaciones eléctricas que utilizan un conjunto de una gran cantidad de baterías. En este caso, su operación y mantenimiento en una habitación cerrada es peligroso para la salud humana, por lo que, en tales casos, se utilizan baterías fabricadas con tecnología AGM. El electrolito se evapora en ellos solo si se viola el procedimiento de carga, y no necesitan mantenimiento durante toda su vida útil.
4. No sujeto a sulfatación y corrosión. Dado que el electrolito no hierve ni se evapora durante el funcionamiento y la carga adecuada, las placas del dispositivo están en contacto constante con la sustancia de trabajo. Debido a esto, el proceso de destrucción en tales fuentes de energía no ocurre. Una excepción es la misma carga incorrecta, durante la cual se altera la recombinación de los gases desprendidos y la evaporación del electrolito.
5. Sin miedo a las vibraciones. Independientemente de la posición de la caja de la batería, el electrolito está constantemente en contacto con las placas, ya que la fibra de vidrio está apretada contra su superficie. Debido a esto, ni las pequeñas vibraciones ni los temblores provocan una violación del contacto de estos elementos. Por esta razón, estas baterías se pueden utilizar de forma segura en vehículos que a menudo circulan por terrenos accidentados.
6. Más estable a temperaturas ambiente altas y bajas. No hay agua libre en el dispositivo de batería AGM, que podría congelarse (durante la cristalización, el líquido se expande, lo que a menudo es el motivo de la despresurización de las carcasas) o evaporarse durante el funcionamiento. Por esta razón, el tipo mejorado de fuentes de alimentación se mantiene estable en heladas de -70 grados y calor de +40 grados Celsius. Es cierto que en climas fríos, la descarga se produce tan rápidamente como en el caso de las baterías clásicas.
7. Se cargan más rápido y entregan una corriente más alta en un período de tiempo más corto. El segundo parámetro es muy importante para un arranque en frío del motor de combustión interna. Durante el funcionamiento y la carga, estos dispositivos no se calientan mucho. Para ilustrar: mientras se carga una batería convencional, aproximadamente el 20 por ciento de la energía se convierte en calor, mientras que en las versiones AGM este parámetro está dentro del 4%.

Desventajas de las baterías AGM

A pesar de tantas ventajas, las baterías de tipo AGM también tienen inconvenientes importantes, por lo que los dispositivos aún no han recibido un uso generalizado. Esta lista incluye tales factores:

1. Aunque algunos fabricantes han lanzado la producción en masa de tales productos, su costo sigue siendo el doble que el del análogo clásico. Por el momento, la tecnología aún no ha recibido las mejoras correctas que reducirían el costo de los productos sin comprometer su desempeño.
2. La presencia de materiales adicionales entre las placas hace que el diseño sea más grande y al mismo tiempo más pesado en comparación con las baterías líquidas de la misma capacidad.
3. Para cargar correctamente el dispositivo, necesita un cargador especial, que también cuesta dinero decente.
4. El proceso de carga debe ser monitoreado para evitar una sobrecarga o un suministro de voltaje incorrecto. Además, el dispositivo tiene mucho miedo a los cortocircuitos.

Como ves, las baterías AGM no tienen tantos aspectos negativos, pero estas son razones importantes por las que los automovilistas no se atreven a utilizarlas en sus vehículos. Aunque en algunas áreas son simplemente insustituibles. Un ejemplo de esto son las grandes unidades eléctricas con sistema de alimentación ininterrumpida individual, estaciones de almacenamiento alimentadas por paneles solares, etc.

Al final de la revisión, ofrecemos una breve comparación en video de tres modificaciones de la batería:

PARA # 26: EFB, GEL, AGM pros y contras de las baterías de automóvil!

Preguntas y respuestas

¿Cuál es la diferencia entre AGM y batería normal? El AGM es aún más pesado que una batería de ácido convencional. Es sensible a la sobrecarga, debe cargarlo con una carga especial. Las baterías AGM no requieren mantenimiento.

¿Por qué necesita una batería AGM? Esta fuente de alimentación no requiere mantenimiento, por lo que es más conveniente usarla en automóviles extranjeros. El diseño de la caja de la batería permite su instalación vertical (caja sellada).

¿Qué significa la etiqueta AGM en la batería? Es una abreviatura de la tecnología moderna de suministro de energía de plomo-ácido (Absorber Glass Mat). La batería pertenece a la misma clase que la contraparte de gel.