همه چیز در مورد باتری AGM یا الیاف شیشه ای جاذب

در دنیایی که هر روز خودروها هوشمندتر، پرقدرت‌تر و پربازده‌تر می‌شوند، منبع انرژی آن‌ها نیز باید به همان اندازه هوشمند باشد. اینجاست که باتری‌های الیاف شیشه‌ای جاذب ( AGM ) وارد میدان می‌شوند؛ نسل تازه‌ای از باتری‌ها که به جای اسید مایع، از الیاف شیشه‌ای برای نگهداری الکترولیت استفاده می‌کنند.
این فناوری نو، باتری را در برابر لرزش، دشارژ سریع و نشت مقاوم کرده و توان لحظه‌ای بالایی برای استارت‌های پیاپی و سیستم‌های الکتریکی مدرن فراهم می‌سازد. در واقع، AGM ترکیبی از قدرت، دوام و پاکیزگی است. باتری‌ای که همان‌قدر که درونش پر از واکنش‌های پرانرژی است، در بیرون آرام، ایمن و بی‌صدا عمل می‌کند.
در ادامه این مطلب از مجله اینترنتی خودروآموز، کاربرد باتری AGM ، اجزا و ویژگی های آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

باتری AGM چیست؟

AGM مخفف Absorbent Glass Mat به معنای « الیاف شیشه ای جاذب » است. در این نوع باتری، الکترولیت ( اسید و آب ) به جای اینکه مایع آزاد باشد، درون یک جداکننده شیشه‌ای فیبری ( Glass Mat ) جذب و نگهداری شده است. به همین دلیل باتری نشت نمی کند، نیاز به آب مقطر ندارد و می‌تواند در زوایای مختلف بدون خطر استفاده شود.

نکته:
« باتری اتمی » در واقع نام بازاری یا غیردقیق علمی برای نوعی از باتری بدون نیاز به مراقبت ( Maintenance Free ) است که در اصل همان باتری AGM یا باتری خشک محسوب می‌شود.

ساختار داخلی باتری AGM

باتری AGM از بیرون مثل باتری معمولی به نظر می‌رسد، اما درونش تفاوت‌های مهمی دارد. درون هر سلول آن، اجزای زیر وجود دارد:

۱. صفحات مثبت ( Positive Plates )

از دی‌اکسید سرب ( PbO₂ ) ساخته و هنگام دشارژ، به سولفات سرب ( PbSO₄ ) تبدیل می‌شوند. این صفحات با مواد فعال قهوه‌ای‌رنگ پوشیده شده‌اند.

۲. صفحات منفی ( Negative Plates )

از سرب خالص ( Pb ) تشکیل شده‌اند و در واکنش معکوس، یون‌های سولفات را می‌گیرند. سطح آن‌ها معمولاً خاکستری ‌رنگ است.

۳. جداکننده شیشه‌ای ( Absorbent Glass Mat )

از الیاف بسیار ریز شیشه ساخته شده و مثل اسفنج، اسید سولفوریک را در خود جذب می‌نماید. این امر باعث می‌شود که اسید به‌صورت مایع آزاد نباشد و در نتیجه باتری نشت نکند.

۴. الکترولیت جذب‌شده ( Electrolyte )

ترکیبی از اسید سولفوریک و آب مقطر که در شیشه‌ی فیبری نگهداری می‌شود. در تماس مستقیم با صفحات قرار دارد تا واکنش شیمیایی سریع انجام شود.

۵. توری ( Grid )

اسکلت فلزی که مواد فعال روی آن فشرده می‌شوند. معمولاً از آلیاژ سرب – کلسیم ساخته شده تا گازدهی کم شود و خوردگی کاهش پیدا کند.

۶. سلول‌ها ( Cells )

هر سلول حدود ۲ ولت تولید می‌کنه. شش سلول سری در کنار هم، ولتاژ ۱۲ ولت خروجی می‌دهند.

۷. سوپاپ ایمنی ( Valve )

چون این باتری‌ها از نوع VRLA ( مخفف Valve Regulated Lead Acid ) به معنی سرب اسیدی تنظیم‌شده با دریچه‌ هستند، درب آن‌ها دریچه‌ای دارد که اگر فشار گاز زیاد شود، به‌صورت خودکار گاز را تخلیه کند و سپس مجدد آن را ببندد.

۸. درپوش و بدنه ( Case & Lid )

از پلاستیک مقاوم پلی‌پروپیلن ساخته شده و کاملاً آب‌بندی شده است تا از نفوذ هوا یا نشت اسید جلوگیری نماید.

۹. پل‌های اتصال ( Cell Connectors )

سلول‌ها به‌صورت سری با نوارهای سربی ضخیم به هم وصل می‌شوند تا جریان بالا عبور کند.

۱۰. پایانه‌ها ( Terminals )

دو سر مثبت و منفی برای اتصال کابل‌ها است. جنس آن‌ها سربی یا آلیاژی با روکش نیکل است تا مقاومت کم و دوام زیاد داشته باشند.

واکنش شیمیایی درون باتری AGM

در حالت دشارژ ( تخلیه ) فرمول زیر اتفاق می افتد:

بنابراین هر دو صفحه به سولفات سرب تبدیل می‌شوند. اسید سولفوریک مصرف شده و غلظت آن کم می‌شود.

در حالت شارژ ( وقتی دینام برق می‌فرستد ) فرمول زیر اتفاق می افتد:

در نتیجه فرمول معکوس می شود و دوباره اسید تولید و انرژی شیمیایی بازسازی می‌شود.

نکته جالب:
در باتری AGM، چون اسید در شیشه‌ی فیبری جذب شده است، واکنش شیمیایی خیلی یکنواخت‌تر انجام و گاز کمتری تولید می‌شود. به همین دلیل به آن باتری خشک یا اتمی گفته می‌شود ( هرچند درون آن اسید وجود دارد! ).

ویژگی های باتری AGM

۱. ساختار و اصول کار

در این نوع باتری، الکترولیت ( اسید سولفوریک ) درون لایه‌های بسیار نازک « الیاف شیشه‌ای » جذب شده و بین صفحات مثبت و منفی قرار می‌گیرد. صفحات معمولا از سرب یا آلیاژ سرب-کلسیم ساخته می‌شوند. برای باتری ۱۲ ولت، ۶ سلول سری کنار هم هستند که هر سلول حدود ۲ ولت برق تولید می کند.
چون الکترولیت « جذب‌شده » است، باتری نشتی ندارد و به‌عنوان سرب اسیدی تنظیم‌شده با دریچه ( VRLA ) شناخته می‌شود.

۲. مشخصات الکتریکی کلیدی

ولتاژ اسمی: 12 ولت ( برای باتری‌های خودرویی )
ولتاژ استراحت ( فول شارژ در حالت سکون ): حدود ۱۲.۶–۱۲.۸ ولت
ولتاژ شارژ مناسب ( دینام/شارژر ): معمولاً ۱۳.۸ – ۱۴.۴ ولت ( در برخی منابع تا ۱۴.۶–۱۴.۸ ولت برای شارژ تقویتی قابل قبول است، ولی باید مراقب شارژ بیش از حد بود ).
ولتاژ Float ( نگهداری ): حدود ۱۳.۵ – ۱۳.۸ ولت
مقاومت داخلی: کم‌تر از باتری‌های سیلد سنتی است. پاسخ‌دهی سریع‌تر و جریان‌دهی بالاتر دارد.
جریان استارت ( CCA – Cold Cranking Amps ): برای باتری‌های AGM معمولاً بالاتر از باتری اسیدی هم‌رده است ( مقدار CCA بسته به سایز / مدل متفاوت است ).
ظرفیت ( Ah – آمپر بر ساعت ): مثل بقیه باتری‌ها بر حسب آمپر-ساعت بیان می‌شود (مثلاً 60Ah، 80Ah و …).
نرخ دشارژ عمیق ( DoD ): معمولاً نسبت به باتری‌های Flooded مقاومت و چرخه‌پذیری بهتر در دشارژهای عمیق دارد، ولی نه به اندازه باتری‌های مخصوص Deep-Cycle.

۳. مزایا ( چرا AGM انتخاب می‌شود؟ )

بدون نیاز به نگهداری ( Maintenance Free ): نیازی به افزودن آب مقطر ندارند.
عدم نشت اسید: الکترولیت در الیاف شیشه جذب‌شده است؛ می‌توانند در زوایای مختلف نصب شوند ( اما معمولاً سازنده محدودیت زاویه می‌دهد ).
مقاومت بالاتر در برابر ارتعاش و شوک: مناسب خودروهای آفرود، خودروهای اسپرت و کاربردهای صنعتی است.
قابلیت جریان‌دهی لحظه‌ای بالا: مناسب استارت‌زنی‌های پیاپی و تجهیزات صوتی/برق مصرفی قوی است.
مقاومت داخلی پایین: کارایی بیشتر در بارهای پیک: کمتر ولتاژ افت می‌کند.
نشت گاز کمتر: در شارژ نرمال گازدهی پایین است، بنابراین ایمن‌تر در فضای بسته است.

۴. معایب و محدودیت‌ها

قیمت بیشتر: هزینه خرید بالاتر از باتری سرب–اسید معمولی.
حساسیت به شارژ زیاد ( Overcharge ): شارژ بیش از حد باعث تولید گاز و آسیب صفحه و کاهش عمر می‌شود.
حساس به دمای بالا: دمای بالا عمر شیمیایی را کاهش می‌دهد.
در بعضی استفاده‌ها ( دشارژ خیلی عمیق مکرر ) چرخه‌پذیری کمتر از باتری‌های دیپ سایکل ( Deep-Cycle ) خاص است.

نکته:
باتری دیپ سایکل یا چرخه عمیق ( Deep-Cycle ) از نوع باتری سیلد اسید است که قابلیت شارژ و دشارژ در دفعات زیاد را دارد، بدون اینکه آسیبی به سلول های باتری وارد یا از عمر آن کم شود.

۵. مشخصات شارژ و رفتار شارژ

الگوریتم شارژ پیشنهادی ( عمومی ):

• شارژ اولیه ( Bulk ): جریان ثابت تا رسیدن به ولتاژ حدود ۱۴.۴ ولت
• تزریق ( Absorption ): نگه‌داشتن ولتاژ در حدود ۱۴.۴–۱۴.6V تا جریان کاهش یابد
• نگهداری ( Float ): کاهش ولتاژ به ~۱۳.۵–۱۳.8V برای نگهداری بلندمدت
• شارژ سریع: AGM قابلیت شارژ سریع دارد اما باید با شارژر هوشمند یا رگولاتور مناسب انجام شود تا شارژ بیش از حد رخ ندهد.
• عدم افزودن آب: نباید آب اضافه کرد؛ در صورت باز بودن درپوش تولید گاز و نیاز به رسیدگی ممکن است ایجاد شود.

۶. رفتار در دماهای مختلف

دمای بالا ( >25–۳۰ سانتی‌گراد ): چرخه‌عمر کاهش می‌یابد؛ نیاز به کنترل شارژ دقیق‌تر است.
دمای پایین: ظرفیت مؤثر کاهش می‌یابد ( مثل همه باتری‌های سربی ) ولی CCA معمولاً بهتر از باتری‌های معمول است.

نکته: تنظیم رگولاتور دینام یا شارژر باید با توجه به دما انجام شود.

۷. عمر مفید و چرخه عمر

عمر عملیاتی باتری AGM معمولاً بین ۳ تا ۷ سال بسته به کیفیت، شرایط شارژ و دما می‌باشد. چرخه‌پذیری آن بهتر از باتری مرطوب در دشارژهای کوتاه و استارت است، اما در دشارژهای عمیق مکرر از باتری‌های دیپ-سایکل تخصصی کمتر است.
شارژ صحیح ( جلوگیری از شارژ کم یا بیش از حد )، دما و نگهداری مدار شارژ ( دینام ) تاثیر زیادی در افزایش طول عمر آن دارد.

۸. نکات تست و عیب‌یابی باتری AGM

ولتاژ استراحت ( بدون بار، بعد از چند ساعت ): ~۱۲.۷–۱۲.۹ ولت = شارژ خوب. زیر ۱۲.۴ ولت = نیمه‌خالی.
تست تحت بار ( Load Test ): بهترین روش؛ افت ولتاژ هنگام استارت را اندازه بگیرید یا از تستر باتری استفاده کنید.
اندازه‌گیری داخلی مقاومت ( IR ): با تستر مخصوص می‌توان مقاومت داخلی را دید؛ افزایش مقاومت نشان‌دهنده فرسودگی است.
هیدرومتر استفاده نمی‌شود: چون الکترولیت جذب‌شده است ( نمی‌توان SG را اندازه گرفت ).
نشانه‌های خرابی: افت ظرفیت، ورم یا باد کردن بدنه، ناتوانی در نگهداری شارژ، افزایش مقاومت داخلی.

۹. ایمنی و نکات احتیاط

همیشه اطمینان حاصل نمایید قطب‌ها درست وصل هستند. اتصال معکوس و نادرست باعث آسیب شدید می‌شود. اگر شارژر با ولتاژ بالا یا بدون کنترل باشد، باعث آسیب می‌شود. در صورت شارژ بیش از حد، ممکن است گاز هیدروژن تولید شود و خطر انفجار در فضای بسته افزایش پیدا می‌کند.
بهتر است باتری AGM را دور از دماهای خیلی بالا نگه دارید و هرگز باتری گرم یا دارای دود را لمس یا شارژ نکنید.

۱۰. نصب، نگهداری و نکات عملی

باتری AGM بدلیل نداشتن مایع آزاد، قابلیت نصب در زوایای مختلف را دارد، ولی دستور سازنده باتری را رعایت نمایید.
ترمینال‌ها را تمیز و محکم کنید. سولفاته یا شل بودن اتصالات باعث افت ولتاژ و جرقه می‌شود.
اگر خودرو مدت طولانی استفاده نشود، باتری را در فواصل منظم شارژ شناور ( float charge ) نمایید تا دشارژ خودبه‌خودی باعث سولفاتاسیون نشود.

نکته:
شارژ شناور ( float charge )، فناوری و روشی برای حفظ باتری در حالت شارژ شده است که با اعمال ولتاژ و جریان مداوم در حداقل سطح، برای حفظ شارژ کامل یا نزدیک به کامل عمل می کند. این فرایند کمک می‌کند تا از دشارژ یا تخلیه خودبه‌خودی شارژ باتری جلوگیری شود و باتری در حالت آماده به‌کار بماند.

نصب در خودروهای استارت‌استاپ: از باتری‌های AGM با مشخصه Start-Stop استفاده کن ( مخصوص این کاربردها طراحی شده‌اند ).

۱۱. کاربردها

باتری AGM در بسیاری از وسایل و خودروها قابل استفاده است از جمله:

• خودروهای استارت-استاپ ( Start–Stop ) و لوکس
• سیستم‌های صوتی قوی پرسیستم
• موتور سیکلت‌های سنگین، قایق‌ها، RVها
• منبع تغذیه بدون‌وقفه ( UPS ) ، سیستم‌های خورشیدی کوچک، تجهیزات اضطراری
• خودروهای آفرود و تجهیزات ارتعاشی یا شوکی

۱۲. بازیافت و محیط زیست

باتری سربی قابل بازیافت است، زیرا سرب و پلاستیک و اسید بازیابی می‌شوند. دور انداختن غیرقانونی یا در طبیعت ممنوع و خطرناک است. تحویل باتری فرسوده به مراکز معتبر بازیافت یا تعویض‌کننده الزامی‌ست.

در نهایت، چه زمانی باتری AGM مناسب است؟

اگر به استارت قوی، مقاومت در برابر ارتعاش، شارژ سریع و عدم نیاز به نگهداری نیاز دارید، AGM انتخاب بسیار مناسبی است.
اگر نیازتان دشارژ عمیق و مکرر ( مثل باتری خورشیدی بزرگ یا ویلچر برقی با سیکل‌های عمیق زیاد ) است، ممکن است باتری دیپ-سایکل مخصوص بهتر باشد.

تفاوت باتری AGM با باتری معمولی اسیدی

تفاوت باتری AGM با باتری معمولی اسیدی (Flooded Lead-Acid) در ساختار داخلی، عملکرد، و نوع نگهداری آن‌ها است. در ادامه این تفاوت‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

۱. ساختار داخلی

در باتری معمولی اسیدی، الکترولیت ( ترکیب آب و اسید سولفوریک ) به‌صورت مایع آزاد درون خانه‌های باتری قرار دارد. این مایع می‌تواند حرکت کند و در صورت تکان یا واژگونی باتری، نشت کند.
ولی در باتری AGM، در این نوع باتری، الکترولیت به‌وسیله‌ی الیاف شیشه‌ای بسیار ریز (Glass Mat) جذب و بین صفحات سربی نگه داشته می‌شود، بنابراین هیچ مایع آزادی وجود ندارد. این ساختار باعث می‌شود باتری غیرقابل‌نشت و مقاوم در برابر ضربه و زاویه باشد.

۲. راندمان و عملکرد

در AGM به دلیل تماس بسیار نزدیک بین الکترولیت و صفحات سربی، واکنش شیمیایی سریع‌تر انجام می‌شود. بنابراین جریان‌دهی لحظه‌ای بیشتری دارد، سریع‌تر شارژ می‌شود و افت ولتاژ کمتری دارد.
از طرفی دیگر در باتری اسیدی معمولی واکنش کندتر است و در سرمای زیاد، عملکرد ضعیف‌تری دارد.

۳. نگهداری و تعمیر

باتری AGM کاملاً بی‌نیاز از نگهداری است ( Maintenance Free ). نیازی به افزودن آب مقطر ندارد، چون سیستم بسته است و بخارات اسید در داخل بازیافت می‌شوند.
اما اسیدی معمولی باید سطح آب باتری مرتب کنترل و در صورت نیاز آب مقطر اضافه شود.

۴. طول عمر و دوام

طول عمر باتری AGM بیشتر است، معمولاً بین ۵ تا ۸ سال، چون خوردگی صفحات کمتر و مقاومت داخلی پایین‌تری دارد. در حالی که اسیدی معمولی در شرایط مشابه معمولاً ۲ تا ۴ سال دوام دارد.

۵. کارایی در شرایط خاص

باتری AGM در دماهای پایین، لرزش، و تغییر زاویه ( مثلاً در خودروهای آفرود یا موتورسیکلت‌ها ) عملکرد بسیار پایدار دارد. اما اسیدی معمولی نسبت به لرزش و سرما حساس‌تر است و در صورت نشت اسید، آسیب مکانیکی یا خوردگی ایجاد می‌کند.

۶. قیمت و کاربرد

نوع AGM گران‌تر است ولی در خودروهای مدرن با سیستم استارت-استاپ، هیبریدی، UPS، و تجهیزات نظامی یا دریایی استفاده می‌شود. ولی اسیدی معمولی ارزان‌تر است و هنوز در خودروهای معمولی و ساده‌تر کاربرد دارد.

خلاصه مقایسه

مزایا و معایب باتری AGM

در ادامه مزایا و معایب باتری‌های الیاف شیشه ای جاذب یا AGM را به‌صورت جامع و فنی بررسی می نماییم تا دیدی کامل نسبت به عملکرد و کاربرد آن پیدا کنیم.

مزایای باتری AGM

۱. بدون نیاز به نگهداری

الکترولیت در الیاف شیشه‌ای جذب شده و تبخیر یا نشت نمی‌کند. بنابراین نیازی به افزودن آب مقطر نیست. بخارات اسید درون سیستم بسته بازیافت می‌شوند.

۲. توان لحظه‌ای بالا

به دلیل تماس مستقیم الکترولیت با صفحات سربی، مقاومت داخلی بسیار کم است. این ویژگی باعث می‌شود در لحظه استارت موتور، جریان زیادی تأمین کند. در خودروهای دارای سیستم استارت-استاپ و مصرف‌کننده‌های زیاد ( مانند ECU، سیستم تهویه، گرمکن‌ها و … ) عالی عمل می‌کند.

۳. مقاوم در برابر لرزش و زاویه

چون الکترولیت مایع آزاد ندارد، در خودروهای آفرود، موتورسیکلت‌ها، قایق‌ها و حتی هواپیماها قابل استفاده است. حتی اگر باتری برعکس یا زاویه‌دار نصب شود، نشتی یا افت عملکرد ندارد. اگرچه کارخانه سازنده حداکثر زاویه استاندارد را مشخص می‌نماید.

۴. عملکرد پایدار در دماهای مختلف

در هوای سرد بهتر از باتری‌های معمولی عمل می‌کند. تخلیه خودبه‌خودی ( Self-discharge ) بسیار کم است، پس اگر خودرو مدت طولانی خاموش بماند، دیرتر خالی می‌شود.

۵. شارژ سریع‌تر

به علت ساختار فشرده و رسانایی بهتر، زمان شارژ کوتاه‌تر و راندمان شارژ بالاتر است.

۶. طول عمر بیشتر

خوردگی صفحات کمتر است. بین ۵ تا ۸ سال عمر مفید دارند ( در شرایط مناسب ).

۷. ایمنی بالاتر

چون سیستم بسته است، خطر نشت اسید و خوردگی قطعات مجاور وجود ندارد. گاز تولیدی درون محفظه ترکیب و به آب برمی‌گردد ( Recombination Cycle ).

معایب باتری AGM

۱. قیمت بالا

تولید آن به فناوری دقیق‌تر و مواد گران‌تری نیاز دارد. حدود ۱.۵ تا ۲ برابر باتری اسیدی معمولی قیمت دارد.

۲. حساس به ولتاژ شارژ

نباید بیش از حد شارژ شود ( Overcharge )، چون باعث تبخیر داخلی، گرمای زیاد و کاهش عمر می‌شود. بنابراین نیاز به دینام یا شارژر مخصوص AGM دارد که ولتاژ را دقیق تنظیم کند ( حدود ۱۴.۴ ولت ).

۳. آسیب در دمای بالا

گرمای زیاد طولانی‌مدت می‌تواند به الیاف شیشه‌ای و صفحات سربی آسیب بزند و منجر به از بین رفتن آب داخلی شود.

۴. احیای دشوار پس از دشارژ عمیق

اگر باتری کاملاً تخلیه شود ( مثلاً زیر ۱۰.۵ ولت )، شارژ مجدد آن دشوار و گاهی غیرممکن است. نیاز به شارژرهای هوشمند دارد که بتوانند از حالت ولتاژ پایین، به‌آرامی شارژ را آغاز کنند.

۵. وزن بالا

به دلیل تراکم بیشتر سرب و صفحات فشرده، نسبت به ظرفیت مشابه، کمی سنگین‌تر از باتری‌های اسیدی معمولی است.

خلاصه جدول مزایا و معایب باتری AGM

نتیجه گیری

باتری AGM را می‌توان قلب تپنده خودروهای مدرن دانست؛ قلبی از جنس سرب و شیشه، که بدون نیاز به مراقبت، بی‌صدا اما پرقدرت، انرژی را در خود ذخیره می‌کند. این باتری با جذب الکترولیت در الیاف شیشه‌ای، نشتی و تبخیر را از میان برداشته و در برابر لرزش، سرما و استارت‌های پیاپی مقاوم است.
در خودروهایی که نیاز به جریان لحظه‌ای بالا و سیستم‌های الکتریکی پیشرفته دارند، AGM همان منبع انرژی هوشمندی است که دوام، ایمنی و کارایی را هم‌زمان به ارمغان می‌آورد. هرچند قیمت و حساسیت شارژ آن بالاتر است، اما دنیای امروزی خودروها بدون چنین باتری تمیز، دقیق و قدرتمندی، دیگر قابل تصور نیست.