Τεχνολογία και Πλεονέκτημα Μπαταρίας Μολύβδου-Άνθρακα CSPower

Μπαταρία μολύβδου-άνθρακα CSPower – Τεχνολογία, Πλεονεκτήματα

Με την πρόοδο της κοινωνίας, οι απαιτήσεις για αποθήκευση ενέργειας από μπαταρίες σε διάφορες κοινωνικές περιστάσεις συνεχίζουν να αυξάνονται. Τις τελευταίες δεκαετίες, πολλές τεχνολογίες μπαταριών έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο και η ανάπτυξη μπαταριών μολύβδου-οξέος έχει επίσης αντιμετωπίσει πολλές ευκαιρίες και προκλήσεις. Σε αυτό το πλαίσιο, επιστήμονες και μηχανικοί συνεργάστηκαν για να προσθέσουν άνθρακα στο αρνητικό ενεργό υλικό των μπαταριών μολύβδου-οξέος και έτσι γεννήθηκε η μπαταρία μολύβδου-άνθρακα, μια αναβαθμισμένη έκδοση των μπαταριών μολύβδου-οξέος.

Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα είναι μια προηγμένη μορφή μπαταριών μολύβδου-οξέος με ρύθμιση βαλβίδας που χρησιμοποιούν μια κάθοδο από άνθρακα και μια άνοδο από μόλυβδο. Ο άνθρακας στην κάθοδο από άνθρακα εκτελεί τη λειτουργία ενός πυκνωτή ή «υπερπυκνωτή» που επιτρέπει την ταχεία φόρτιση και εκφόρτιση μαζί με μια παρατεταμένη διάρκεια ζωής στο αρχικό στάδιο φόρτισης της μπαταρίας.

Γιατί η αγορά χρειάζεται μπαταρία μολύβδου-άνθρακα???

• * Τρόποι αστοχίας των μπαταριών μολύβδου-οξέος επίπεδης πλάκας VRLA σε περίπτωση εντατικής κυκλικής λειτουργίας

Οι πιο συνηθισμένοι τρόποι βλάβης είναι:

– Μάλλον μαλάκυνση ή αποβολή του ενεργού υλικού. Κατά την εκφόρτιση, το οξείδιο του μολύβδου (PbO2) της θετικής πλάκας μετατρέπεται σε θειικό μόλυβδο (PbSO4) και ξανά σε οξείδιο του μολύβδου κατά τη φόρτιση. Η συχνή κυκλική λειτουργία θα μειώσει τη συνοχή του υλικού της θετικής πλάκας λόγω του μεγαλύτερου όγκου θειικού μολύβδου σε σύγκριση με το οξείδιο του μολύβδου.

– Διάβρωση του πλέγματος της θετικής πλάκας. Αυτή η αντίδραση διάβρωσης επιταχύνεται στο τέλος της διαδικασίας φόρτισης λόγω της, απαραίτητης, παρουσίας θειικού οξέος.

– Θειίωση του ενεργού υλικού της αρνητικής πλάκας. Κατά την εκφόρτιση, ο μόλυβδος (Pb) της αρνητικής πλάκας μετατρέπεται επίσης σε θειικό μόλυβδο (PbSO4). Όταν αφήνονται σε χαμηλή κατάσταση φόρτισης, οι κρύσταλλοι θειικού μολύβδου στην αρνητική πλάκα αναπτύσσονται και σκληραίνουν και σχηματίζουν ένα αδιαπέραστο στρώμα που δεν μπορεί να μετατραπεί ξανά σε ενεργό υλικό. Το αποτέλεσμα είναι η μείωση της χωρητικότητας, μέχρι η μπαταρία να καταστεί άχρηστη.

• * Χρειάζεται χρόνος για να επαναφορτιστεί μια μπαταρία μολύβδου-οξέος

Ιδανικά, μια μπαταρία μολύβδου-οξέος θα πρέπει να φορτίζεται με ρυθμό που δεν υπερβαίνει τους 0,2C και η φάση μαζικής φόρτισης θα πρέπει να είναι οκτώ ώρες φόρτισης απορρόφησης. Η αύξηση του ρεύματος φόρτισης και της τάσης φόρτισης θα μειώσει τον χρόνο επαναφόρτισης εις βάρος της μειωμένης διάρκειας ζωής λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας και της ταχύτερης διάβρωσης της θετικής πλάκας λόγω της υψηλότερης τάσης φόρτισης.

• * Μόλυβδος-άνθρακας: καλύτερη απόδοση μερικής κατάστασης φόρτισης, περισσότεροι κύκλοι, μεγάλη διάρκεια ζωής και υψηλότερη απόδοση σε βαθύ κύκλο φόρτισης

Η αντικατάσταση του ενεργού υλικού της αρνητικής πλάκας με ένα σύνθετο υλικό μολύβδου-άνθρακα μειώνει ενδεχομένως τη θείωση και βελτιώνει την αποδοχή φορτίου της αρνητικής πλάκας.

Τεχνολογία μπαταριών μολύβδου-άνθρακα

Οι περισσότερες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται προσφέρουν γρήγορη φόρτιση εντός μίας ώρας ή και περισσότερο. Ενώ οι μπαταρίες βρίσκονται σε κατάσταση φόρτισης, μπορούν να προσφέρουν ενέργεια εξόδου, γεγονός που τις καθιστά λειτουργικές ακόμη και σε κατάσταση φόρτισης, αυξάνοντας την κατανάλωσή τους. Ωστόσο, το πρόβλημα που προέκυψε στις μπαταρίες μολύβδου-οξέος ήταν ότι χρειάστηκε πολύ λίγος χρόνος για να αποφορτιστούν και πολύ μεγάλος χρόνος για να επαναφορτιστούν.

Ο λόγος που οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος άργησαν τόσο πολύ να ανακτήσουν την αρχική τους φόρτιση ήταν τα υπολείμματα θειικού μολύβδου που είχαν καθιζάνει στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας και σε άλλα εσωτερικά εξαρτήματα. Αυτό απαιτούσε μια διακοπτόμενη εξίσωση του θειικού μολύβδου από τα ηλεκτρόδια και άλλα εξαρτήματα της μπαταρίας. Αυτή η καθίζηση θειικού μολύβδου συμβαίνει με κάθε κύκλο φόρτισης και εκφόρτισης και η περίσσεια ηλεκτρονίων λόγω της καθίζησης προκαλεί παραγωγή υδρογόνου με αποτέλεσμα την απώλεια νερού. Αυτό το πρόβλημα επιδεινώνεται με την πάροδο του χρόνου και τα υπολείμματα θειικού άλατος αρχίζουν να σχηματίζουν κρυστάλλους που καταστρέφουν την ικανότητα αποδοχής φορτίου του ηλεκτροδίου.

Το θετικό ηλεκτρόδιο της ίδιας μπαταρίας παράγει καλά αποτελέσματα παρά το γεγονός ότι έχει τα ίδια ιζήματα θειικού μολύβδου, γεγονός που καθιστά σαφές ότι το πρόβλημα βρίσκεται εντός του αρνητικού ηλεκτροδίου της μπαταρίας. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, επιστήμονες και κατασκευαστές έχουν λύσει αυτό το πρόβλημα προσθέτοντας άνθρακα στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδο) της μπαταρίας. Η προσθήκη άνθρακα βελτιώνει την αποδοχή φόρτισης της μπαταρίας, εξαλείφοντας τη μερική φόρτιση και τη γήρανση της μπαταρίας λόγω υπολειμμάτων θειικού μολύβδου. Με την προσθήκη άνθρακα, η μπαταρία αρχίζει να συμπεριφέρεται ως «υπερπυκνωτής» προσφέροντας τις ιδιότητές της για καλύτερη απόδοση της μπαταρίας.

Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα αποτελούν την τέλεια αντικατάσταση για εφαρμογές που περιλαμβάνουν μπαταρίες μολύβδου-οξέος, όπως σε εφαρμογές συχνής εκκίνησης-παύσης και σε μικρο/ήπια υβριδικά συστήματα. Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα μπορεί να είναι βαρύτερες σε σύγκριση με άλλους τύπους μπαταριών, αλλά είναι οικονομικά αποδοτικές, ανθεκτικές σε ακραίες θερμοκρασίες και δεν απαιτούν μηχανισμούς ψύξης για να λειτουργήσουν παράλληλα. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, αυτές οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα λειτουργούν τέλεια με χωρητικότητα φόρτισης μεταξύ 30 και 70 τοις εκατό χωρίς τον φόβο των καθιζήσεων θειικών. Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα έχουν ξεπεράσει τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος στις περισσότερες λειτουργίες, αλλά υφίστανται πτώση τάσης κατά την εκφόρτιση, όπως συμβαίνει με έναν υπερπυκνωτή.

Κατασκευή γιαCSPowerΜπαταρία μολύβδου-άνθρακα βαθιάς φόρτισης γρήγορης φόρτισης

Χαρακτηριστικά για μπαταρία μολύβδου-άνθρακα βαθιάς φόρτισης γρήγορης φόρτισης

• το λ συνδυάζει τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας μολύβδου οξέος και του υπερπυκνωτή
• μεγάλο Σχεδιασμός υπηρεσίας με μεγάλο κύκλο ζωής, εξαιρετικό PSoC και κυκλική απόδοση
• l Υψηλή ισχύς, γρήγορη φόρτιση και εκφόρτιση
• μοναδικό σχέδιο επικόλλησης πλέγματος και μολύβδου l
• ακραία ανοχή θερμοκρασίας l
• l Ικανός να λειτουργεί στους -30°C -60°C
• ικανότητα αποκατάστασης βαθιάς εκφόρτισης l

Πλεονεκτήματα για μπαταρία μολύβδου-άνθρακα βαθιάς φόρτισης γρήγορης φόρτισης

Κάθε μπαταρία έχει την προβλεπόμενη χρήση της ανάλογα με τις εφαρμογές της και δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως καλή ή κακή με έναν γενικό τρόπο.

Μια μπαταρία μολύβδου-άνθρακα μπορεί να μην είναι η πιο πρόσφατη τεχνολογία για μπαταρίες, αλλά προσφέρει ορισμένα σπουδαία πλεονεκτήματα που ακόμη και οι πρόσφατες τεχνολογίες μπαταριών δεν μπορούν να προσφέρουν. Μερικά από αυτά τα πλεονεκτήματα των μπαταριών μολύβδου-άνθρακα δίνονται παρακάτω:

• l Λιγότερη θείωση σε περίπτωση λειτουργίας μερικής κατάστασης φόρτισης.
• l Χαμηλότερη τάση φόρτισης και επομένως υψηλότερη απόδοση και λιγότερη διάβρωση της θετικής πλάκας.
• l Και το συνολικό αποτέλεσμα είναι η βελτιωμένη διάρκεια ζωής του κύκλου.

Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα που διαθέτουμε αντέχουν σε τουλάχιστον οκτακόσιους κύκλους 100% του Υπουργείου Άμυνας.

Οι δοκιμές συνίστανται σε ημερήσια εκφόρτιση στα 10,8V με I = 0,2C₂₀, κατά περίπου δύο ώρες ηρεμίας σε κατάσταση εκφόρτισης και στη συνέχεια σε επαναφόρτιση με I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 κύκλοι @ 90% DoD (εκφόρτιση στα 10,8V με I = 0,2C₂₀, περίπου δύο ώρες ηρεμίας σε κατάσταση εκφόρτισης και στη συνέχεια επαναφόρτιση με I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 κύκλοι @ 60% DoD (εκφόρτιση κατά τη διάρκεια τριών ωρών με I = 0,2C₂₀, αμέσως με επαναφόρτιση στο I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 κύκλοι @ 40% DoD (εκφόρτιση κατά τη διάρκεια δύο ωρών με I = 0,2C₂₀, αμέσως με επαναφόρτιση στο I = 0,2C₂₀)
• l Η επίδραση θερμικής βλάβης είναι ελάχιστη στις μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα λόγω των ιδιοτήτων φόρτισης-εκφόρτισης που διαθέτουν. Τα μεμονωμένα στοιχεία απέχουν πολύ από τους κινδύνους καύσης, έκρηξης ή υπερθέρμανσης.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα είναι ιδανικές για συστήματα εντός και εκτός δικτύου. Αυτή η ιδιότητά τους τις καθιστά καλή επιλογή για συστήματα ηλιακής ενέργειας, επειδή προσφέρουν υψηλή ικανότητα ρεύματος εκφόρτισης.

Μπαταρίες μολύβδου-άνθρακαVSΣφραγισμένη μπαταρία μολύβδου-οξέος, μπαταρίες τζελ

• l Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα είναι καλύτερες στη μερική φόρτιση (PSOC). Οι συνηθισμένες μπαταρίες μολύβδου λειτουργούν καλύτερα και διαρκούν περισσότερο εάν ακολουθούν ένα αυστηρό καθεστώς «πλήρους φόρτισης»-«πλήρους εκφόρτισης»-πλήρους φόρτισης». Δεν ανταποκρίνονται καλά στη φόρτιση σε οποιαδήποτε κατάσταση μεταξύ πλήρους και κενής φόρτισης. Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα είναι πιο εύχρηστες όταν λειτουργούν στις πιο αμφιλεγόμενες περιοχές φόρτισης.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα χρησιμοποιούν αρνητικά ηλεκτρόδια υπερπυκνωτή. Οι μπαταρίες άνθρακα χρησιμοποιούν ένα τυπικό θετικό ηλεκτρόδιο μπαταρίας τύπου μολύβδου και ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο υπερπυκνωτή. Αυτό το ηλεκτρόδιο υπερπυκνωτή είναι το κλειδί για τη μακροζωία των μπαταριών άνθρακα. Ένα τυπικό ηλεκτρόδιο τύπου μολύβδου υφίσταται μια χημική αντίδραση με την πάροδο του χρόνου από τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο υπερπυκνωτή μειώνει τη διάβρωση στο θετικό ηλεκτρόδιο και αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του ίδιου του ηλεκτροδίου, η οποία στη συνέχεια οδηγεί σε μπαταρίες μεγαλύτερης διάρκειας.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα έχουν ταχύτερους ρυθμούς φόρτισης/εκφόρτισης. Οι τυπικές μπαταρίες μολύβδου έχουν μέγιστους ρυθμούς φόρτισης/εκφόρτισης 5-20% της ονομαστικής τους χωρητικότητας, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να φορτίσετε ή να αποφορτίσετε τις μπαταρίες μεταξύ 5-20 ωρών χωρίς να προκαλέσετε μακροπρόθεσμη ζημιά στις μονάδες. Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα έχουν θεωρητικό απεριόριστο ρυθμό φόρτισης/εκφόρτισης.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα δεν απαιτούν καμία συντήρηση. Οι μπαταρίες είναι πλήρως σφραγισμένες και δεν απαιτούν καμία ενεργή συντήρηση.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα είναι ανταγωνιστικές από άποψη κόστους σε σχέση με τις μπαταρίες τύπου gel. Οι μπαταρίες gel είναι ακόμα ελαφρώς φθηνότερες στην αρχική τους αγορά, αλλά οι μπαταρίες άνθρακα κοστίζουν μόνο ελαφρώς περισσότερο. Η τρέχουσα διαφορά τιμής μεταξύ των μπαταριών Gel και άνθρακα είναι περίπου 10-11%. Λάβετε υπόψη ότι οι μπαταρίες άνθρακα διαρκούν περίπου 30% περισσότερο και μπορείτε να καταλάβετε γιατί αποτελούν μια καλύτερη επιλογή σχέσης ποιότητας-τιμής.