Know How Ηλεκτρικό Σύστημα Part III

Τι υπάρχει και τι γίνεται εκεί μέσα?

Οι μπαταρίες αυτοκινήτου -μέχρι να έρθει η ώρα να μιλήσουμε για τις λιθίου, που θεωρητικά είναι το μεσοπρόθεσμο μέλλον- είναι τύπου «μολύβδου-οξέος». Οι μπαταρίες αυτές ανακαλύφθηκαν από κάποιον Gaston Planté το 1859 και είναι ο παλαιότερος τύπος από όλα τα είδη επαναφορτιζόμενων μπαταριών. Έχουν πολύ μικρό λόγο ενέργειας/βάρους και ενέργειας/όγκου -συγκέντρωση ισχύος, δηλαδή (βλ. Part II). Γιατί κυριάρχησαν παρά το ότι είναι για το... έλεος? Διότι, αν έχουν ένα καλό, είναι ότι μπορεί να παρέχουν μονομιάς πολύ μεγάλα ρεύματα, όπως π.χ. στις ανάγκες παροχής μίζας κατά την εκκίνηση, που είδαμε στο Part II. Με άλλα λόγια, έχουν πολύ μεγάλο λόγο ισχύος/βάρους. Και φυσικά είναι πάμφθηνες.

Ποια είναι, όμως, η βασική εικόνα που θα αντίκριζε κάποιος βλέποντας το εσωτερικό μιας μπαταρίας αυτοκινήτου? Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέως αποτελούνται από πλάκες μολύβδου και ξεχωριστές πλάκες διοξειδίου του μολύβδου (τα «ηλεκτρόδια»), οι οποίες είναι εμβαπτισμένες σε διάλυμα ηλεκτρολύτη (κατιόντα σε ηλεκτρική ισορροπία με ανιόντα) με αναλογία περίπου 38% θειικό οξύ και 62% απιονισμένο, άνευ μετάλλων νερό. Η συνδεσμολογία προκαλεί μια χημική αντίδραση που απελευθερώνει ηλεκτρόνια και στα οποία επιτρέπει να ρέουν μέσω αγωγών για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Καθώς η μπαταρία εκφορτίζεται, το οξύ του ηλεκτρολύτη αντιδρά με τα υλικά των πλακών, φορτίζοντας την επιφάνειά τους σε θειικό μόλυβδο. Κατά την επαναφόρτιση η χημική αντίδραση αντιστρέφεται: o θειικός μόλυβδος επανέρχεται σε διοξείδιο του μολύβδου και μόλυβδο και φτου από την αρχή. Μετά την περιληπτική περιγραφή, για να έχουμε μια πρώτη ιδεά, ας δούμε αναλυτικά τι στο καλό γίνεται ακριβώς εκεί μέσα κατά τη φόρτιση-εκφόρτιση.

Ως «ενεργά» υλικά σε μια μπαταρία μολύβδου-οξέος ονομάζονται το διοξείδιο του μολύβδου (PbO2) στις θετικές πλάκες-ηλεκτρόδια, ο πολύ έντονα πορώδης μόλυβδος (Pb) στις αρνητικές πλάκες-ηλεκτρόδια και ο ηλεκτρολύτης διαλύματος θειικού οξέος (Η2SO4, πυκνότητα 1,03-1,28gr/cm ανάλογα με το επίπεδο φόρτισης -βαρύ υγρό...). O ηλεκτρολύτης είναι ταυτόχρονα και αγωγός ιόντων κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση. Συγκρινόμενα με τον ηλεκτρολύτη, το διοξείδιο του μολύβδου και ο ατόφιος μόλυβδος αποκτούν τυπικές-στάνταρ τιμές βολτάζ-ηλεκτρικού δυναμικού, με την αντίστοιχη τιμή του βολτάζ αριθμητικά να ισούται με το άθροισμα των βολτάζ των επιμέρους στοιχείων, όπως αυτά μετριούνται εξωτερικά. Όπως αναφέραμε πεταχτά και στο Part II, αυτό σε συνθήκες «ανάπαυσης» είναι 2V. Κατά τη φόρτιση, ωστόσο, τα 2V αυξάνονται και κατά την εκφόρτιση μειώνονται έτσι ώστε να αντισταθμίσουν την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας (βλ. Part II). Όταν το στοιχείο εκφορτίζεται, διοξείδιο του μολύβδου μαζί με σκέτο μόλυβδο συνδυάζονται με το θειικό οξύ για να φτιάξουν θειικό μόλυβδο (PbSO4). Αυτή η μετατροπή κάνει τον ηλεκτρολύτη να χάνει ιόντα θειικού άλατος (SO4) και η πυκνότητά του μειώνεται. Κατά τη διαδικασία φόρτισης, τα ενεργά υλικά (διοξείδιο του μολύβδου-πορώδης μόλυβδος) επανενώνονται σε θειικό μόλυβδο. Και για όσους αγαπάνε τις χημικές αντιδράσεις, κατά την εκφόρτιση γίνεται η αντίδραση (με την αντίστροφη φορά έχουμε την αντίδραση φόρτισης):

PbΟ₂ + Pb + 2Η₂SO₄ -> 2PbSO₄ + 2H₂O

Σε περίπτωση που η τάση φόρτισης συνεχίσει να εφαρμόζεται αφότου το στοιχείο είναι πλήρως φορτισμένο, το μόνο που συνεχίζει να λαμβάνει χώρα είναι η ηλεκτρόλυση του νερού. Αυτό το τελευταίο παράγει οξυγόνο στη θετική πλάκα και υδρογόνο στην αρνητική (οξυδρογόνο αέριο). Από την πυκνότητα του ηλεκτρολύτη μπορούμε να μετρήσουμε την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας. Η ακρίβεια της μέτρησης εξαρτάται από το σχεδιασμό της μπαταρίας (θερμά-ψυχρά κλίματα), τη διαστρωμάτωση του ηλεκτρολύτη και τη φθορά της μπαταρίας, δηλαδή γενικότερα μέσω συγκεκριμένου βαθμού μη αντιστρέψιμης σουλφοποίησης ή/και αποκόλλησης υλικού από τις πλάκες.

Προσοχή, όμως, γιατί τώρα ακολουθεί ακόμα λεπτομερέστερη χημική ανάλυση των διεργασιών του εσωτερικού της μπαταρίας. Αν απεχθάνεστε τη χημεία, παρακαλώ παρακάμψτε και προχωρήστε παρακάτω:

Εκφορτισμένο στοιχείο πριν από τη φόρτιση: PbSO_4, το οποίο αποτελείται από ιόντα Pb++ και SO4--, βρίσκεται και στα δύο ηλεκτρόδια (θετικό-αρνητικό). Ο ηλεκτρολύτης αποτελείται από μικρής πυκνότητας Η2SO4 εξαιτίας της αμέσως προηγούμενης ανάγκης για ρεύμα, οδηγώντας στο σχηματισμό νερού (H2O).

Φόρτιση: Τα ιόντα Pb++ μετατρέπονται (σε ακόμα πιο φορτισμένα) ιόντα Pb++++ στο θετικό ηλεκτρόδιο εξαιτίας «γδυσίματος» ηλεκτρονίων. Αυτό συνδυάζεται με οξυγόνο (Ο2) από το νερό των υγρών για να φτιάξουν PbO2. Από την άλλη, Pb σχηματίζεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο. Τα ιόντα SO4-- που απελευθερώθηκαν από το PbSO4και από τα δύο ηλεκτρόδια και τα ιόντα υδρογόνου (Η+) από το νερό δημιουργούν νέο Η2SO4 και αυξάνουν την πυκνότητα του ηλεκτρολύτη.

Φορτισμένο στοιχείο: Το PbSO4 από το θετικό ηλεκτρόδιο μετατρέπεται σε PbO2, ενώ το PbSO4 από το αρνητικό ηλεκτρόδιο μετατρέπεται σε Pb. Το βολτάζ φόρτισης ή η πυκνότητα του ηλεκτρολύτη δεν μεταβάλλονται σε αυτή τη φάση.

Εκφόρτιση: Η φορά του ρεύματος και οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις εδώ απλά αντιστρέφονται σε σχέση με τη φόρτιση. Αυτό επιφέρει την παρουσία ιόντων Pb++ και SO4-- και στα δύο ηλεκτρόδια για να σχηματιστεί το «προϊόν» της εκφόρτισης, το PbSO4.

Όπως όλοι θυμόμαστε από το λύκειο, οι χημικές αντιδράσεις, σαν αυτές που περιγράψαμε πάνω, επηρεάζονται και από τις θερμοκρασίες. Συγκεκριμένα στην μπαταρία αυτές συμβαίνουν με πιο αργό ρυθμό όσο η θερμοκρασία κατεβαίνει. Εκεί οφείλεται χημικά και αυτό που αναφέραμε τον προηγούμενο μήνα, δηλαδή ότι «η ικανότητα εκκίνησης της μίζας από την μπαταρία, ακόμα κι αν είναι πλήρως φορτισμένη, μειώνεται όσο κρυώνει ο καιρός απέξω». Και όσο αποφορτίζεται η μπαταρία τόσο αραιώνεται και ο ηλεκτρολύτης, με αυτό να σημαίνει πως ο ηλεκτρολύτης έχει περισσότερες πιθανότητες να παγώσει σε μια εκφορτισμένη μπαταρία, δυσκολεύοντας ακόμα περισσότερο τη σωστή εκκίνηση του κινητήρα.  

 

Πώς πακετάρονται όλα αυτά?

Η τυπική 12βολτη μπαταρία μολύβδου-οξέος περιέχει έξι εν σειρά συνδεμένα, ανεξάρτητα «πακεταρισμένα» στοιχεία μέσα σε μια ενιαία θήκη («κάσα») από πλαστικό (πολυπροπυλένιο συγκεκριμένα). Κάθε στοιχείο εξ αυτών αποτελείται από ένα «σετ» μιας θετικής και μιας αρνητικής πλάκας. Το κάθε σετ-συστοιχία από αυτά, λοιπόν, περαιτέρω αποτελείται από επιμέρους πλάκες-πλέγματα μολύβδου και ενεργών υλικών, καθώς και από πορώδη στρώματα (διαχωριστές), οι οποίοι μονώνουν τις πλάκες διαφορετικής πολικότητας (θετικές-αρνητικές) μεταξύ τους. Ο υγρός ηλεκτρολύτης νερού-οξέος μπορεί και διαπερνά τους πόρους των πλακών και των διαχωριστών, καθώς και τα κενά ανάμεσα στα στοιχεία-σετ. Οι πόλοι, τα στοιχεία και τα συνδετικά («συνδετήρες») των πλακών (τα οποία κρατάνε τα στοιχεία καλά «στεγανά» αναμεταξύ τους) είναι φτιαγμένα από μόλυβδο. Μια κατεργασία θερμοκόλλησης ενώνει το καπάκι της μπαταρίας με την υπόλοιπη θήκη από κάτω του, εξασφαλίζοντας τη στεγανότητα της μπαταρίας περιφερειακά. Στις συμβατικές-παλιότερες μπαταρίες, σαν αυτές που περιγράφουμε, κάθε στοιχείο έχει τη δικιά του οπή-τάπα συντήρησης-στεγανοποίησης από την οποία, όταν αυτή αφαιρείται, μπορούν να συμπληρωθούν τα πάλαι ποτέ υγρά μπαταρίας. Με την τάπα σφραγισμένη και πάλι υπάρχουν ανοίγματα που επιτρέπουν τη διαφυγή των αερίων που δημιουργούνται κατά τη φόρτιση να ξεφύγουν. Αλλά από όσο ξέρετε, τα τελευταία χρόνια οι μπαταρίες δεν απαιτούν συντήρηση και συμπλήρωση υγρών, σωστά? Σωστά, στις νέες μπαταρίες, που επίσης έχουν οπές «εξαερισμού», δεν ασχολούμαστε καθόλου μαζί τους κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Είναι οι λεγόμενες «σφραγισμένες» ή «άνευ συντήρησης» μπαταρίες. Ας τις δούμε, λοιπόν.

 

Ξεχάστε τα υγρά

Η τυπική 12βολτη μπαταρία μολύβδου-οξέος ονομάζεται και «υγρού» ή «flooded» ακριβώς επειδή ο ηλεκτρολύτης είναι… θάλασσα πλατιά και πλέει όπου να ’ναι όπως να ’ναι, με ό,τι περιορισμούς αυτό επιφέρει. Εδώ και μερικά χρόνια, τόσο σε επίπεδο ΟΕΜ («μαμά») όσο και aftermarket, οι «υγρές» μολύβδου-οξέος έχουν δώσει τη θέση τους στις «VRLA battery - valve-regulated» μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Σε αντίθεση με τις κλασικές μολύβδου-οξέος, έχουν δυνατότητα τοποθέτησης με οποιοδήποτε προσανατολισμό, και φυσικά, όπως αναφέραμε, δεν απαιτούν καμία συντήρηση (εκτός από τον έλεγχο της λειτουργίας τους, με τα κατάλληλα tester, φυσικά). Υπάρχουν δύο τύποι VRLA μπαταριών οι “gel cells” (με «ζελέ» στοιχεία) και οι AGM – “absorbed glass mat”: οι πρώτες διαθέτουν κόκκους πυριτίου στον ηλεκτρολύτη τους (για αυτό είναι γνωστές και ως «μπαταρίες σιλικόνης»), κάτι που του δίνει μια παχύρευστη υφή αλά τζελ, ενώ οι δεύτερες διαθέτουν πλέγμα από υαλονήματα (fiberglass) ανάμεσα στις πλάκες για τη συγκράτηση του ηλεκτρολύτη. Φυσικά, τόσο μεταξύ τους όσο και με τις απλές μολύβδου-οξέος, τόσο οι gel cells όσο και οι AGM έχουν μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα.

Από πλευράς χημείας-αντιδράσεων, οι VRLA είναι ίδιες με τις υγρές μολύβδου-οξέος όπως τις είδαμε, αλλά ο ηλεκτρολύτης αραιωμένου με νερό οξέος είναι πρακτικά στερεός αντί για υγρός, είτε μέσω του πυριτίου (gel) είτε μέσω του fiberglass πλέγματος (AGM). Στις υγρές μολύβδου-οξέος, το ρεύμα φόρτισης ρυθμίζεται έτσι ώστε να ταιριάζει με τη δυνατότητα της μπαταρίας να απορροφά την ενέργεια. Η αραίωση του θειικού οξέος που είδαμε κατά τη φόρτιση είναι εξώθερμη αντίδραση, με άλλα λόγια απελευθερώνει θερμική ενέργεια, όπου αν κατά την υπερβολική φόρτιση δεν την αποβάλλουμε κάπου, «σπάει» τον ηλεκτρολύτη στα επιμέρους στοιχεία του (θείο, υδρογόνο και οξυγόνο). Στις κλασικές μπαταρίες, λοιπόν, και ενώ το θείο «πέφτει» στον πάτο της μπαταρίας, όπως είπαμε το υδρογόνο και το οξυγόνο διαφεύγουν από το κέλυφος: αυτό σημαίνει πως τα ηλεκτρικά στοιχεία της μπαταρίας πρέπει κάθε τόσο να γεμίζονται με νερό για να αναπληρωθεί το υδρογόνο-οξυγόνο. Αντίθετα, στις VRLA τα αέρια κατακρατούνται μέσα στην μπαταρία, όσο φυσικά η πίεση είναι σε αποδεκτά επίπεδα. Υπό νορμάλ συνθήκες λειτουργίας τα αέρια μπορούν μετέπειτα να ξαναενωθούν στο εσωτερικό της μπαταρίας, χωρίς την ανάγκη εξωτερικής «παρέμβασης» σε επίπεδο συντήρησης. Και τι γίνεται αν η πίεση αυξηθεί υπέρμετρα? Όχι «μπουμ-σακαλάκα» πάντως (μην ξεχνάμε επίσης πως το υδρογόνο είναι και εξαιρετικά εύφλεκτο και ασφυξιογόνο): όπως λέει και όνομά τους, ανοίγουν βαλβιδούλες ασφαλείας μέχρι η πίεση να επανέλθει στα φυσιολογικά. Ένα βασικό πλεονέκτημα των VRLA έχει ήδη αρχίσει να φαίνεται, πέραν της ανάγκης συντήρησης: ο υγρός ηλεκτρολύτης, όπως και να το κάνουμε, είναι πρόβλημα σε δύσκολες εφαρμογές που απαιτούν π.χ. μεταφορά υπό σκληρές συνθήκες, κάτι που με τον «στερεό» ηλεκτρολύτη λύνεται. Από την άλλη, βέβαια, και από τη στιγμή που οι VRLA δεν μπορούν να «ξαναγεμιστούν», ό,τι τελικά καταφέρει με τον ένα ή τον άλλο τρόπο να διαφύγει, δεν αναπληρώνεται (εύκολα). Γι’ αυτό το λόγο κατά κανόνα οι VRLA διαθέτουν από τη μάνα τους ολίγον τι «παραπανίσιο» ηλεκτρολύτη, κάτι φυσικά που αυξάνει το βάρος. Επίσης, από καθαρά χημικής πλευράς, ο υγρός ηλεκτρολύτης αντιδρά γενικώς ευκολότερα από τον παχύρρευστο των VRLA, και γι’ αυτό σε γενικές γραμμές οι κλασικές μπαταρίες καταφέρνουν μεγαλύτερη μέγιστη ισχύ ρεύματος, και αυτός είναι ο λόγος που σε πολλές απαιτητικές εφαρμογές ακόμα προτιμούνται. Από εκεί και πέρα, πρέπει να αναφέρουμε ότι οι VRLA, χάρη στην προσθήκη ασβεστίου στις πλάκες τους για να μειωθεί η απώλεια νερού, επαναφορτίζεται γενικώς πολύ πιο γρήγορα από μια κλασική υγρού τύπου. Για παράδειγμα, με το δυναμό στο φουλ της παροχής του, σε ένα τυπικό όχημα οι VRLA μπορούν να φορτιστούν πλήρως μέσα σε 2-3 ώρες (ή ακόμα και μόλις μία ώρα σε fast charged εφαρμογές), τη στιγμή που οι υγρού τύπου μπορεί και να απαιτήσουν τον τετραπλάσιο και βάλε χρόνο. Επιπλέον μειονεκτήματά τους, ωστόσο, σε σχέση με τις «παλιές» είναι αφενός η ευαισθησία τους σε υπερβολικές θερμοκρασίες από υπερφόρτιση (κάτι που τις καθιστά λιγότερο αξιόπιστες από τις παραδοσιακές) και αφετέρου ότι, απουσία υγρού ηλεκτρολύτη, δεν μπορούν να τεσταριστούν με υδρόμετρο, όπως οι κλασικές, για την ανίχνευση κατάλληλης φόρτισης, κάτι που μειώνει τον ενεργό χρόνο ζωή τους (μια πολύ καλά συντηρημένη μπαταρία υγρού τύπου κατά βάση αντέχει αισθητά περισσότερο πριν χρειαστεί αντικατάσταση σε σχέση με τις πιο μοντέρνες αλλά και πιο «εφήμερες» κλειστού τύπου). Τέλος, οι VRLA είναι μοιραία πολύ πιο ακριβές για το πορτοφόλι: μια τυπική AGM μπορεί να κοστίζει διπλάσια από μια υγρού τύπου για δεδομένα χαρακτηριστικά ισχύος -CCA κτλ. (βλ. Part II), ενώ μια gel ακόμα και πέντε φορές παραπάνω.  

Από πλευράς ιστορίας της τεχνολογίας, οι VRLA είναι σχετικά πρόσφατες: η πατέντα ανήκει στην Gates Rubber Corporation (1972) και η μεγάλη ανάπτυξή τους ήρθε τη δεκαετία του ’80, όχι όμως στα αυτοκίνητα αλλά στα UPS και λοιπές εφαρμογές «back up» φορτίου. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν ως εναλλακτικές των μπαταριών νικελίου-καδμίου και σε «εναέριες» εφαρμογές, όπως π.χ. σε ορισμένες εκδόσεις του Harrier και του F-16 (το μαχητικό, όχι τον τράκτορα). Στα αυτοκίνητα άρχισαν να εφαρμόζονται αρκετά μετά: λόγω διαστάσεων και βάρους, που πλεονεκτούν των υγρών μολύβδου-οξέος, καθώς και λόγω της δυνατότητας τοποθέτησης σε όποια τρελή γωνία θέλουμε (οι κλασικές έχουν διαρροές υπό συνθήκες «πλαγιάσματος στην άσφαλτο με τα όσα», και θυμηθείτε, δεν μιλάμε για διαρροές... πορτοκαλάδας εδώ) συν του γεγονότος ότι είναι πολύ λιγότερο ευαίσθητες σε κραδασμούς και συντονισμούς, οι VRLA έκαναν θραύστη τόσο σε μοτοσικλέτες όσο και εκτός δρόμου ATVs. Από πλευράς δρομίσιων επιβατικών Ι.Χ., αρχικά, και όπως όλες οι νέες τεχνολογίες, είδαν εφαρμογή μόνο στα ακριβά μοντέλα (που έχουν και περισσότερα ηελκτρικά φορτία με τα διαφόρα εξτρά τους), αλλά σταδιακά έχουν ενσωματωθεί και σε άλλες κατηγορίες της γκάμας των κατασκευαστών. Π.χ. η BMW μόλις το 2007 εξόπλιζε την 5άρα της με AGM μπαταρία από το εργοστάσιο. Λόγω του γεγονότος ότι δεν αποβάλλουν επικίνδυνα αέρια, πέραν των οικιακών UPS, οι VRLA χρησιμοποιούνται σε πλήθος εφαρμογών εσωτερικού χώρου ή καμπίνων, όπως π.χ. ηλεκτρικά αναπηρικά καροτσάκια, ανεμόπτερα, σκάφη αναψυχής, καμπίνες παρακολούθησης τηλεπικοινωνιών κτλ.

 

Η κατασκευή των VRLA

Οι VRLA μπορούν είτε να κατασκευαστούν από επίπεδες πλάκες, όπως είδαμε στις συμβατικές μολύβδου-οξέος, είτε εναλλακτικά, και κυρίως εκτός automotive, από κυλινδρικά στοιχεία ρολαρισμένα σε σπιράλ μορφή. Όπως είπαμε, διαθέτουν βαλβίδα ανακούφισης πίεσης (δεν ξέρατε ότι και η μπαταρία σας έχει σκάστρα, το ξέρατε?!) από το αέριο υδρογόνο κατά την υπέρμετρη φόρτιση, η οποία εκτός από αέριο επιτρέπει και στον ηλεκτρολύτη να διαφύγει σε περίπτωση σοβαρής ανάγκης π.χ. υπό καμίνι έξω με το δυναμό σε υπερωρίες (γι’ αυτό όσο είναι δυνατό στις VRLA εφαρμογές από επίπεδο σχεδιασμού τα ενδεχόμενα βραχυκυκλώματα ή οι έκτακτες σούπερ γρήγορες φορτίσεις αποφεύγονται, όπως αποφεύγει ο διάολος το λιβάνι), κάτι που φυσικά μειώνει από εκείνο το σημείο και μετά τη χωρητικότητα της μπαταρίας σε ηλεκτρολυτη (και άρα την απόδοσή της) μέχρι την αντικατάστασή της (αφού δεν αναπληρώνεται). Οι VRLA με επίπεδες πλάκες έχουν συνήθως τις βαλβίδες ρυθμισμένες να ανοίγουν ακόμα και σε 1-2psi υπερπίεσης, ενώ αυτές με τα σπιράλ στοιχεία, που διαθέτουν και μεταλλικά εξωτερικά περιβλήματα, μπορεί να φτάσουν και τα 40psi πριν ανοίξουν. Οι βαλβίδες που συζητάμε βρίσκονται επί του κάτω μέρους του καπακιού του κελύφους και ενώ δεν είναι φυσικά στεγανές μόνιμα, δεν απαιτούν καμία συντήρηση ή αντικατάσταση στη (σχετικά μικρή) ζωή της VRLA μπαταρίας. Ιδανικά, μια VRLA απαιτεί όσο πιο σταθερή παροχή βολτάζ στη φόρτισή της (π.χ. μια τυπική τιμή χρυσής τομής είναι τα 2,35V ανά στοιχείο στους 25 °C, ενώ πάνω από 2,7V σταθερά θα επιφέρουν ζημιά της), κάτι που και αυξάνει τη ζωή της και την ταχύτητα φόρτισης. Ας δούμε, όμως, τώρα τους δύο τύπους VRLA πιο αναλυτικά κατασκευαστικά:

AGM: αυτές, όπως είπαμε, διαθέτουν «γυάλινο» διαχωριστικό πλέγμα στο εσωτερικό τους προς περιορισμό της κίνησης του ηλεκτρολύτη, o οποίος πηγαίνει πέρα-δώθε στις υγρού τύπου. Τα στρώματα υαλονήματος στα οποία αναφερόμαστε είναι ιδιαίτερα λεπτά και με πολύ μικρό μέγεθος «τρυπών» στο πλέγμα, κάτι που τα κάνει να αντέχουν και να υπάρχει χαλινάρι στον ηλεκτρολύτη καθ’ όλη την προβλεπόμενη (εντός λογικού χρονικού πλαισίου) διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Οι ίνες του fiberglass δεν απορροφούν και δεν επηρεάζονται χημικά από το θειικό οξύ του ηλεκτρολύτη: πριν από την τοποθέτησή τους και την στεγανοποίησή τους στο εσωτερικό της μπαταρίας κατά την κατασκευή τους στο εργοστάσιο μπαταριών, τα στρώματα του fiberglass «στύβονται» κατά 2–5% μετά τον εμποτισμό τους με υγρά οξέα. Οι πλάκες στις AGM μπορεί να έχουν οποιοδήποτε σχήμα: κάποιες είναι εντελώς φλατ, άλλες λυγισμένες ή, όπως είπαμε, ακόμα και τυλιγμένες, αλλά σε κάθε περίπτωση σε παραλληλεπίπεδη εξωτερική κάσα.

Gel: η ιστορία των πρώτων Gel μπαταριών πάει αρκετά πίσω: τη δεκαετία του ’30, την περίοδο που το εξωτερικό κέλυφος από γυάλινο είχε αρχίσει να αντικαθίσταται από πλαστικό, οι προηγούμενες υγρού τύπου σε γυάλινο κέλυφος είχαν και ειδικές βαλβίδες για να μπορούν να περιστρέφονται μεταξύ οριζόντιου και κατακόρυφου άξονα, παρουσιάστηκαν κάποιες ανάλογες των 2, 4 ή 6V σε εφαρμογές φορητών ράδιο, αφού μέσω της προσθήκης του πυριτίου που αύξανε κατά πολύ το ιξώδες του ηλεκτρολύτη, η συσκευές μπορούσαν να φάνε περισσότερο «ξύλο». Οι σύγχρονες Gel μπαταρίες μειώνουν κατά πάρα πολύ την εξάτμιση του ηλεκτρολύτη και κατ’ επέκταση τυχόν προβλήματα διάβρωσης που αυτός θα επέφερε (κλασικό πρόβλημα με τα αδέσποτα υγρά μπαταρίας των παραδοσιακών μπαταριών), και σιγά σιγά απέκτησαν και πολύ καλή αντοχή σε θερμοκρασίες και κραδασμούς. Από πλευράς «hardware» και πέραν του ηλεκτρολύτη, είναι σχεδόν ίδιες με τις απλές, αλλά έχουν μικρή διαφορά και στις πλάκες τους από τις υγρού τύπου, όπου το αντιμόνιο στις πλάκες μολύβδου έχει αντικατασταθεί από ασβέστιο (βλ. επανασύνδεση παραγόμενων αερίων). Ο μονωτικός διαχωριστής ανάμεσα στις πλάκες που είδαμε πιο πάνω, στις gel μπαταρίες, ενώ φυσικά χρειάζεται, πλέον δεν ήταν και το πιο σημαντικό κομμάτι της μπαταρίας, γεγονός πολύ θετικό απλό πλευράς κατασκευής, αφού πρόκειται για ακριβό και δύσκολο στην κατεργασία εξάρτημα. Επίσης, η αποβολή υλικού από τις πλάκες λόγω φθοράς μειώθηκε αισθητά με τις gel. To πιο σημαντικό φυσικά με τις gel όταν πρωτοεμφανίστηκαν ήταν ότι εξαιτίας της δυνατότητας επανένωσης υδρογόνου-οξυγόνου, δεν απαιτούσαν συμπλήρωση απιονισμένου νερού. Οι ανεπίστροφες βαλβίδες εξαέρωσης των gel είναι συνήθως ρυθμισμένες και εδώ στα περίπου 2psi υπερπίεσης, τιμή αρκετή ώστε να υπάρχει χρόνος για την επαναδημιουργία νερού στο εσωτερικού. Πιο συγκεκριμένα, κατά το τέλος της φόρτισης και κατά τη δημιουργία οξυγόνου από την υπερφόρτιση στη θετική πλάκα, αυτό «ταξιδεύει» διαμέσου των «ρωγμών» της μάζας του gel προς την αρνητική και «καίγεται» τόσο γρήγορα όσο δημιουργήθηκε εξαρχής. Η πορώδης επιφάνεια του μολύβδου του αρνητικού ηλεκτροδίου είναι υπεύθυνη για να παράγεται το νερό με αυτόν τον τρόπο και φυσικά να διατηρείται το φυλακισμένο νερό μέσα στο στοιχείο αντί να αποβάλεται εξωτερικά. Η «κλειστή» εφαρμογή των μπαταριών αυτών και η έλλειψη διαρροών βοήθησε στη δημιουργία πολύ μικρών μπαταριών από πλευράς διαστάσεων (1-12 αμπερώρια), κάτι που ο κλάδος των ηλεκτρονικών εκτίμησε ιδιαίτερα (π.χ. εξωτερικά φώτα, συνεργεία τηλεοπτικά, κάμερες κτλ. όπως γενικότερα οι VRLA). Καλό και, αντίθετα με τις μπαταρίες, υγρό καλοκαίρι!