Торговая марка Sonnensсhein впервые появилась в немецком городе Бюдинген в 1910 году, когда крупный ученый и ученик знаменитого физика Макса Планка Теодор Зонненшайн организовал предприятие по выпуску аккумуляторных батарей. На сегодняшний день фабрика является структурным подразделением концерна Exide Technologies и выпускает герметизированные свинцово-кислотные АКБ по эксклюзивной технологии, получившей наименование dryfit.
Все началось с доктора Зонненшайна!
В 1854 году немецкий врач Вильгельм Зинстеден провел несколько интересных опытов. Поместив свинцовые электроды в раствор серной кислоты (электролит) и пропуская по ним ток, он обнаружил, что положительный электрод покрывается двуокисью свинца, в то время как отрицательный остается чистым. Но это еще не все. Если прекратить «подпитку» от внешнего источника и замкнуть такой элемент накоротко, то в нем начинал протекать постоянный ток, и так продолжалось так до тех пор, пока вся двуокись свинца, образовавшаяся на положительном электроде, не растворялась в кислоте. К сожалению, Зинстеден не сделал никаких выводов из проделанной работы, и лавры изобретателя первой свинцовой батареи достались Гастону Планте. Для него создание аккумулятора тоже было не самоцелью, а лишь инструментом для проведения ряда экспериментов по изучению природы электричества, главным образом атмосферного электричества, линейных и шаровых молний, которые он пытался воспроизвести в условиях лаборатории.
Дальнейшая история развития научно-технических решений и технологии производства свинцово-кислотных аккумуляторов представляла собой постепенное совершенствование конструкции и технологии производства классических аккумуляторов с жидким или свободным электролитом, которые в настоящее время выпускаются в огромном количестве и широко используются в самых разных областях техники.
В то же время и производители, и потребители вполне закономерно мечтали об аккумуляторе, который не требовал бы регулярного обслуживания в части пополнения дистиллированной водой, измерения плотности электролита, был бы безопасен с точки зрения утечки кислоты и выделения водорода при заряде, не требуя организации специальной вентиляции.
Целенаправленные усилия ученых и инженеров компании Sonnenschein, основанной в Берлине в 1910 году учеником Макса Планка - Теодором Зонненшайном привели к созданию первого в мире промышленного образца !необслуживаемого герметизированного свинцово-кислотного аккумулятора с загущенным электролитом. В 1958 году был получен патент на аккумуляторы системы dryfit и было начато их серийное производство.
1910
Основание Теодором Зонненшайном, учеником Макса Планка, аккумуляторного завода в Берлине
1946
Основание завода, который становится штаб-квартирой фирмы Зонненшайн в г. Бюдинген
1958
Фирма Зонненшайн создает первый в мире, необслуживаемый аккумулятор и заявляет патент на технологию, получившую название dryfit
1995
Фирма Зонненшайн переходит под контроль концерна EXIDE мирового лидера в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов
2010С октября 2010 года промышленное подразделение концерна называется GNB Industrial Power GNB
Industrial Power
Преимущества технологии dryfit
Полностью необслуживаемые, не требуют долива воды.
Высокая теплоемкость, благодаря большому запасу электролита, и, как следствие, неподверженность эффекту терморазгона.
Возможность длительного хранения (до 2-х лет) благодаря низкому саморазряду.
Устойчивы к внутренним коротким замыканиям.
dryfit-аккумуляторы с намазными пластинами имеют как правило, больший циклический ресурс, чем AGM- аккумуляторы или аналогичные по конструкции батареи с жидким электролитом.
Применение трубчатой положительной пластины в комбинации с желеобразным электролитом обеспечивает длительный срок службы и высокую циклическую устойчивость аккумуляторов наряду с отсутствием необходимости в обслуживании (доливе воды).
• Устойчивы к глубоким разрядам.
• Аккумуляторы предназначены для эксплуатации в помещениях с естественной вентиляцией, в том числе в помещениях с технологическим оборудованием и обслуживающим персоналом и могут быть установлены как на изолированных стеллажах, так и в специальных батарейных шкафах, имеющих воздухообмен с окружающей средой.
• Отсутствует риск вытекания серной кислоты.
• Готовые к эксплуатации элементы и блоки Sonnen- schein не имеют ограничений по перевозкам автомобильным, железнодорожным, водным и авиатранспортом.
• Более чем 50-летний опыт производства аккумуляторов технологии dryfit гарантирует высокий уровень качества продукции, безопасность и надежность в эксплуатации.
Аккумуляторы с желеобразным электролитом
На протяжении многих лет свинцово-кислотные аккумуляторы остаются наиболее экономически выгодными автономными источниками тока. Благодаря более чем 100-летней истории развития и совершенствования данной технологии накопления электроэнергии, сегодня в нашем распоряжении имеется изделие, оптимизированное для различных сфер применения. Результатом многолетних разработок стали специальные аккумуляторы для запуска двигателей внутреннего сгорания (стартерные аккумуляторы), аккумуляторы для электропривода (тяговые аккумуляторы) и аккумуляторы для обеспечения бесперебойного электроснабжения (стационарные аккумуляторы).
Активными веществами, участвующими в токообразующих реакциях свинцово-кислотного аккумулятора, являются чистый свинец (на отрицательном электроде) и двуокись свинца (на положительном электроде), которые в процессе разряда аккумулятора преобразуются в сульфат свинца, взаимодействуя с молекулами серной кислоты, поступающими из электролита. Электролит представляет собой оптимизированный по плотности водный раствор серной кислоты. Во время заряда все электрохимические преобразования в среде свинцово-кислотной батареи приобретают обратную направленность.
При заряде свинцово-кислотного аккумулятора помимо основных реакций, направленных на восстановление емкости аккумуляторного элемента, под действием электрического тока протекают также побочные или паразитные электрохимические реакции, самой заметной из которых является электролиз воды. В результате электролиза, вода, присутствующая в электролите аккумулятора, разлагается на кислород и водород, которые восстанавливаются до молекулярного состояния соответственно на положительном и отрицательном электродах. Если никаких специальных мер не предусмотрено конструкцией аккумуляторного элемента, то восстановленные кислород и водород в виде пузырьков газа поднимаются к поверхности электролита и покидают объем аккумулятора, вытекая через его заливочную горловину непосредственно в окружающее пространство. Таким образом, заряд свинцово-кислотного элемента всегда сопровождается постепенной потерей воды, присутствующей в электролите, с образованием газообразного водорода и кислорода, из-за чего со временем уровень электролита может существенно понижаться, а плотность возрастать. Поэтому когда говорят об обслуживании аккумуляторов, то обычно имеют ввиду мероприятия по восстановлению уровня и плотности электролита путем долива нужного количества дистиллированной воды.
Обслуживание, связанное с доливом воды, является само по себе достаточно затратным, а иногда и затруднительным.
Именно поэтому герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, не требующие обслуживания в течение всего срока эксплуатации, завоевали за последние 25 лет прочные позиции на рынке автономных источников тока. Герметизация батарей достигается посредством установки в заливочное отверстие клапана избыточного давления и связывания электролита путем загущивания его до желеобразного состояния или впитывания в пористую, непроводящую электричество среду, выполняющую одновременно функции сепаратора. Данная технология обеспечивает дополнительные «преимущества по сравнению с традиционной, в частности, упрощает транспортирование элементов или блоков из-за отсутствия риска вытекания электролита, оптимизирует их монтаж и сокращает мероприятия по вводу батарей в эксплуатацию.
Аккумуляторы технологии dryfit с электролитом в желеобразном состоянии, предлагаемые GNB Industrial Power под торговой маркой Sonnenshein, прочно сохраняют свою позицию на рынке промышленных батарей благодаря постоянной оптимизации и стабильно высокому уровню качества.
Основы надежности аккумуляторов технологии dryfit
1 Электролит в аккумуляторах технологии dryfit находится в связанном состоянии - загущен до состояния геля - что в отличие от традиционной технологии аккумуляторов со свободным электролитом, обеспечивает условия для рекомбинации разложившейся при электролизе воды. Реакция рекомбинации - то есть соединения образовавшегося кислорода с ионами водорода из раствора электролита - протекает в аккумуляторах технологии dryfit настолько эффективно, что долив воды в течение всего срока службы батарей не только не требуется, но даже запрещен.
2 В производстве аккумуляторов с желеобразным электролитом применяются не содержащие сурьмы сплавы решеток положительных и отрицательных электродов - пластин аккумуляторов. Легирование сурьмой традиционно используется в технологии производства свинцово-кислотных батарей. Сурьма придает свинцу хорошие литьевые свойства, механическую прочность, а в ходе эксплуатации устойчивость при работе на циклическую нагрузку. Однако, наряду с полезными свойствами, она увеличивает саморазряд батареи и приводит к повышенному газовыделению при заряде. Все это противоречит концепции герметизированных аккумуляторов, поэтому при отливке решеток пластин в технологии dryfit применяется легирование свинца другими материалами, а именно оловом и кальцием. Олово выполняет функцию сурьмы в части обеспечения адгезии
активной массы к решетке пластины и устойчивости в циклических режимах эксплуатации, кальций придает пластинам механическую прочность.
3 Технологии dryfit отличаются устойчивостью к внутренним коротким замыканиям пластин, так как желеобразный электролит препятствует образованию крупных кристаллов сульфата свинца и росту дендритов (свинцовых игл). Все это делает возможным восстановление емкости аккумулятора даже после глубокого разряда.
4 Большой запас электролита в аккумуляторах технологии dryfit обеспечивает их надежную работу в сложных температурных условиях, таких как повышенная температура окружающей среды, а также возможность разряда с частичным снятием емкости при отрицательной температуре без риска замораживания электролита.
5 Аккумуляторы технологии dryfit не подвержены такому явлению, как расслоение плотности электролита по высоте. Этот эффект характерен для аккумуляторов с жидким электролитом, как находящимся в свободном состоянии, так и впитанным в стекловолоконный сепаратор. Он объясняется тем, что при заряде свинцово-кислотного элемента вблизи его электродов образуется концентрированная серная кислота с высокой удельной массой по сравнению с плотностью разбавленной серной кислоты, которая под действием силы тяжести стремится опуститься на дно аккумуляторного элемента, обедняя тем самым поверхностные слои электролита. Гель представляет собой объемную структуру, где, в идеале, каждая молекула жидкости пространственно связана мельчайшими частицами «желеобразовате- ля», поэтому разделение электролита по плотности в гель-батареях чрезвычайно затруднено и практически не наблюдается, даже в конце срока эксплуатации.
6 Технология dryfit позволяет применять положительные пластины различной конструкции - как плоские намазные, так и трубчатые (панцирные). Использование последних дает возможность достичь наивысших показателей как по сроку службы, так и по количеству циклов разряд-заряд, что особенно важно для тяговых аккумуляторов.
Таким образом, аккумуляторы с желеобразным электролитом обладают исключительно низким газовыделением, не требуют обслуживания в ходе эксплуатации, обеспечивают циклический ресурс, не уступающий показателям батарей классической технологии, устойчивы к глубоким разрядам, повышенным рабочим температурам, не подвержены внутренним коротким замыканиям и эффекту расслоения плотности электролита по высоте. Крайне низкий саморазряд аккумуляторов dryfit позволяет хранить их до двух лет без подзаряда.
2 В производстве аккумуляторов с желеобразным электролитом применяются не содержащие сурьмы сплавы решеток положительных и отрицательных электродов - пластин аккумуляторов. Легирование сурьмой традиционно используется в технологии производства свинцово-кислотных батарей. Сурьма придает свинцу хорошие литьевые свойства, механическую прочность, а в ходе эксплуатации устойчивость при работе на циклическую нагрузку. Однако, наряду с полезными свойствами, она увеличивает саморазряд батареи и приводит к повышенному газовыделению при заряде. Все это противоречит концепции герметизированных аккумуляторов, поэтому при отливке решеток пластин в технологии dryfit применяется легирование свинца другими материалами, а именно оловом и кальцием. Олово выполняет функцию сурьмы в части обеспечения адгезии
активной массы к решетке пластины и устойчивости в циклических режимах эксплуатации, кальций придает пластинам механическую прочность.
3 Технологии dryfit отличаются устойчивостью к внутренним коротким замыканиям пластин, так как желеобразный электролит препятствует образованию крупных кристаллов сульфата свинца и росту дендритов (свинцовых игл). Все это делает возможным восстановление емкости аккумулятора даже после глубокого разряда.
4 Большой запас электролита в аккумуляторах технологии dryfit обеспечивает их надежную работу в сложных температурных условиях, таких как повышенная температура окружающей среды, а также возможность разряда с частичным снятием емкости при отрицательной температуре без риска замораживания электролита.
5 Аккумуляторы технологии dryfit не подвержены такому явлению, как расслоение плотности электролита по высоте. Этот эффект характерен для аккумуляторов с жидким электролитом, как находящимся в свободном состоянии, так и впитанным в стекловолоконный сепаратор. Он объясняется тем, что при заряде свинцово-кислотного элемента вблизи его электродов образуется концентрированная серная кислота с высокой удельной массой по сравнению с плотностью разбавленной серной кислоты, которая под действием силы тяжести стремится опуститься на дно аккумуляторного элемента, обедняя тем самым поверхностные слои электролита. Гель представляет собой объемную структуру, где, в идеале, каждая молекула жидкости пространственно связана мельчайшими частицами «желеобразовате- ля», поэтому разделение электролита по плотности в гель-батареях чрезвычайно затруднено и практически не наблюдается, даже в конце срока эксплуатации.
6 Технология dryfit позволяет применять положительные пластины различной конструкции - как плоские намазные, так и трубчатые (панцирные). Использование последних дает возможность достичь наивысших показателей как по сроку службы, так и по количеству циклов разряд-заряд, что особенно важно для тяговых аккумуляторов.
Таким образом, аккумуляторы с желеобразным электролитом обладают исключительно низким газовыделением, не требуют обслуживания в ходе эксплуатации, обеспечивают циклический ресурс, не уступающий показателям батарей классической технологии, устойчивы к глубоким разрядам, повышенным рабочим температурам, не подвержены внутренним коротким замыканиям и эффекту расслоения плотности электролита по высоте. Крайне низкий саморазряд аккумуляторов dryfit позволяет хранить их до двух лет без подзаряда.
Экономия энергии заряда аккумуляторов с желеобразным электролитом и расслоение электролита по высоте в аккумуляторах традиционной технологии
Как работает гель?
Аккумуляторы состоят из положительно и отрицательно заряженных электродов (пластин), разделенных сепараторами. Проводимость между пластинами обеспечивает электролит, который в случае свинцово-кислотного элемента представляет собой водный раствор серной кислоты. В традиционной технологии применяется жидкий электролит, который заполняет все свободное пространство аккумулятора. Для приготовления электролита аккумуляторов технологии dryfit в раствор серной кислоты добавляют специальное вещество - загуститель или «желеобразователь», превращающее жидкий электролит в вязкую субстанцию, которая также заполняет весь свободный объем элемента или блока, за исключением его самой верхней части под крышкой аккумулятора. Через некоторое время после залива, электролит в аккумуляторе приобретает еще большую вязкость за счет того, что частицы загустителя объединяются в пространственную структуру и связывают молекулы жидкости в трехмерную, объемную сеть. В процессе эксплуатации в желеобразном электролите образуются микротрещины (каналы) по которым газ, образующийся при заряде аккумулятора, может свободно перемещаться от одного электрода к другому. Тем самым создаются условия для преимущественного протекания реакции, обратной реакции разложения воды – реакции рекомбинации.
Рекомбинация
В конце заряда свинцово-кислотного аккумулятора, когда сульфат свинца практически полностью преобразован в активные вещества положительного и отрицательного электродов, энергия электрического тока в основном расходуется на электролиз воды с образованием кислорода и водорода. Термин рекомбинация, применительно к свинцово-кислотному аккумулятору, означает процесс, обратный электролизу, то есть взаимодействие высвобождающихся при заряде кислорода и водорода с образованием молекул воды. Именно данное явление, наблюдаемое при определенных условиях, обеспечивает возможность создания необслуживаемого аккумулятора с точки зрения регулирования уровня электролита в ходе эксплуатации. Необходимым условием, обеспечивающим процесс рекомбинации, является прежде всего наличие микроскопических пор в объеме электролита, по которым может продвигаться газообразный кислород. Поры, образуемые волокнами матричного сепаратора, или микротрещины в геле формируют каналы между пластинами разноименного знака, называемые также каналами рекомбинации.
Цикл взаимных превращений химических веществ в ходе реакции рекомбинации начинается на положительном электроде, где до молекулярного состояния восстанавливаются ионы кислорода. Высвобождающиеся при этом электроны поступают через замкнутую внешнюю электрическую цепь к отрицательному электроду. Ионы водорода остаются в электролите в растворенном состоянии и не преобразуются в газ. В отличие от открыются в пространственную структуру и связывают молекулы жидкости в трехмерную, объемную сеть.
В процессе эксплуатации в желеобразном электролите образуются микротрещины (каналы) по которым газ, образующийся при заряде аккумулятора, может свободно перемещаться от одного электрода к другому. Тем самым создаются условия для преимущественного протекания реакции, обратной реакции разложения воды - реакции рекомбинации.
тых систем, в элементах с клапанным регулированием образовавшийся газообразный кислород не может сразу покинуть объем аккумулятора. Он продвигается по каналам рекомбинации к отрицательной пластине, где окисляет чистый свинец с образованием оксида свинца.
Окисленный свинец нестабилен в среде серной кислоты и под ее воздействием преобразуется в сульфат, в качестве побочного продукта реакции образуется вода. Наличие сульфата свинца на отрицательном электроде означает его частичную разряженность, которая естественным образом компенсируется током заряда. То есть сульфат свинца снова преобразуется в чистый свинец и серную кислоту с участием электронов из внешней электрической цепи и растворенных в электролите ионов водорода.
Цикл взаимных превращений химических веществ в ходе реакции рекомбинации начинается на положительном электроде, где до молекулярного состояния восстанавливаются ионы кислорода. Высвобождающиеся при этом электроны поступают через замкнутую внешнюю электрическую цепь к отрицательному электроду. Ионы водорода остаются в электролите в растворенном состоянии и не преобразуются в газ. В отличие от открыются в пространственную структуру и связывают молекулы жидкости в трехмерную, объемную сеть.
В процессе эксплуатации в желеобразном электролите образуются микротрещины (каналы) по которым газ, образующийся при заряде аккумулятора, может свободно перемещаться от одного электрода к другому. Тем самым создаются условия для преимущественного протекания реакции, обратной реакции разложения воды - реакции рекомбинации.
тых систем, в элементах с клапанным регулированием образовавшийся газообразный кислород не может сразу покинуть объем аккумулятора. Он продвигается по каналам рекомбинации к отрицательной пластине, где окисляет чистый свинец с образованием оксида свинца.
Окисленный свинец нестабилен в среде серной кислоты и под ее воздействием преобразуется в сульфат, в качестве побочного продукта реакции образуется вода. Наличие сульфата свинца на отрицательном электроде означает его частичную разряженность, которая естественным образом компенсируется током заряда. То есть сульфат свинца снова преобразуется в чистый свинец и серную кислоту с участием электронов из внешней электрической цепи и растворенных в электролите ионов водорода.
Рекомбинация воды
Традиционные аккумуляторы с жидким электролитом
При заряде аккумулятора из-за разложения воды образуется газ. Он поднимается к поверхности электролита в виде пузырьков и выходит в окружающее пространство. Как результат – расход воды должен восполняться доливом воды при обслуживании.
Аккумуляторы технологии dryfit с желеобразным электролитом
98% образующегося на положительном электроде кислорода продвигается к отрицательному электроду, где вступает в реакцию рекомбинации с ионами водорода
Эта методика была разработана в 1957 году специалистами Sonnensсhein. Они самыми первыми применили в АКБ загущенный до состояния геля электролит, что позволило производить рекомбинацию водорода и кислорода внутри батареи.
Изобретение герметизированного источника тока в середине XX века стало настоящим прорывом в этой области, позволившим технической мысли сделать значительный шаг вперед. На базе этой разработки в дальнейшем были сконструированы небольшие и удобные аккумуляторы для фотоаппаратов, медицинских приборов, средств связи, обладающие высокой надежностью. Благодаря герметизации стало возможным применение свинцово-кислотных батарей в помещениях с постоянно находящимися в них людьми. Уменьшился период ввода АКБ в эксплуатацию, аккумуляторы стали значительно проще в обслуживании.
Сегодня под брендом Sonnensсhein производится большое количество различных серий и типов аккумуляторных батарей, отвечающих самым строгим международным стандартам:
Изобретение герметизированного источника тока в середине XX века стало настоящим прорывом в этой области, позволившим технической мысли сделать значительный шаг вперед. На базе этой разработки в дальнейшем были сконструированы небольшие и удобные аккумуляторы для фотоаппаратов, медицинских приборов, средств связи, обладающие высокой надежностью. Благодаря герметизации стало возможным применение свинцово-кислотных батарей в помещениях с постоянно находящимися в них людьми. Уменьшился период ввода АКБ в эксплуатацию, аккумуляторы стали значительно проще в обслуживании.
Сегодня под брендом Sonnensсhein производится большое количество различных серий и типов аккумуляторных батарей, отвечающих самым строгим международным стандартам:
• А200 — 6 типов аккумуляторов, имеющих специальные габариты и напряжение.
• А400 — источники питания обладающие небольшими габаритами и стабильно вырабатывающие высокую мощность.
• А500 (тип А512, А508, А506, А504, А502) — источники питания промышленного назначения, обладают небольшими габаритами и стабильно вырабатывают высокую мощность.
• А600 — предназначены как для эксплуатации на объектах производства и распределения энергии, в оборудовании аварийного освещения и оповещения, охранных системах, в сигнальном оборудовании на железных дорогах, так и для комплектования батарей, используемых в качестве установок резервного питания в системах телекоммуникации, производства и распределения электроэнергии, в промышленном оборудовании, а также как источники тока в системах безопасности.
• А700 — применяются в областях телекоммуникации и связи, агрегатах бесперебойного питания, в производстве и распределении электроэнергии, охранных системах.
Каждая серия имеет производственную линейку, которая образует типы аккумуляторов в пределах серии.
Основной сферой деятельности компании ООО «Системы электропитания» является производство и поставка стационарных и тяговых свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, а также реализация комплексных проектов с участием электротехнического промышленного оборудования ведущих российских и мировых производителей.
Среди клиентов ООО «Системы электропитания» крупнейшие предприятия электроэнергетики, нефтегазового и горнодобывающего комплекса, черной и цветной металлургии, сырьевой и химической промышленности, производители преобразовательной техники и агрегатов бесперебойного питания, железная дорога, ведущие телекоммуникационные компании, индустриально-складские комплексы, производители и поставщики подъемно-транспортного оборудования, уборочной техники и многофункциональных систем безопасности, предприятия машиностроения, сельского хозяйства и коммунальной сферы.
Базовыми принципами деятельности компании являются максимально возможный учет всех требований клиента, высокое качество поставляемой продукции и предлагаемых услуг, строгость и своевременность в соблюдении обязательств перед заказчиками и партнерами.
