Τεχνολογία και πλεονέκτημα μπαταριών μολύβδου άνθρακα CSPower

Μπαταρία μολύβδου άνθρακα CSPower – Τεχνολογία, Πλεονεκτήματα

Με την πρόοδο της κοινωνίας, οι απαιτήσεις για αποθήκευση ενέργειας μπαταρίας 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 γεννήθηκε η μπαταρία μολύβδου-άνθρακα, μια αναβαθμισμένη έκδοση των μπαταριών μολύβδου-οξέος.

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

Γιατί η αγορά χρειάζεται μπαταρία άνθρακα μολύβδου???

• * Τρόποι αστοχίας επίπεδων μπαταριών μολύβδου οξέος VRLA σε περίπτωση εντατικής ποδηλασίας

Οι πιο συνηθισμένοι τρόποι αστοχίας είναι:

– Μαλάκωμα ή απόρριψη του δραστικού υλικού. Κατά την εκκένωση το οξείδιο του μολύβδου (PbO2) της θετικής πλάκας μετατρέπεται σε θειικό μόλυβδο (PbSO4) και επιστρέφει σε οξείδιο του μολύβδου κατά τη φόρτιση. Η συχνή ανακύκλωση θα μειώσει τη συνοχή του θετικού υλικού της 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.

– Θείωση του ενεργού υλικού της αρνητικής πλάκας. Κατά την εκκένωση 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 εκ νέου σε ενεργό υλικό. Το αποτέλεσμα είναι να μειώνεται η χωρητικότητα, έως ότου η μπαταρία αχρηστευτεί.

• * Χρειάζεται χρόνος για να επαναφορτιστεί μια μπαταρία μολύβδου οξέος

Στην ιδανική περίπτωση, μια μπαταρία μολύβδου οξέος θα πρέπει να φορτίζεται με ρυθμό που δεν υπερβαίνει τους 0,2 C και η φάση μαζικής φόρτισης θα πρέπει να είναι κατά οκτώ ώρες φόρτισης απορρόφησης. Η αύξηση του ρεύματος φόρτισης και της τάσης φόρτισης θα μειώσει τον χρόνο επαναφόρτισης σε 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, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής περισσότερων κύκλων και βαθύς κύκλος υψηλότερης απόδοσης

Η αντικατάσταση του ενεργού υλικού της αρνητικής πλάκας από ένα σύνθετο μόλυβδο άνθρακα δυνητικά μειώνει τη θείωση και βελτιώνει την αποδοχή φορτίου της αρνητικής πλάκας.

Τεχνολογία μπαταριών άνθρακα μολύβδου

Οι περισσότερες από τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται προσφέρουν γρήγορη φόρτιση μέσα σε μία ώρα ή περισσότερο. Ενώ οι μπαταρίες είναι υπό κατάσταση φόρτισης, μπορούν να προσφέρουν ενέργεια εξόδου που τις καθιστά λειτουργικές ακόμη και σε κατάσταση φόρτισης αυξάνοντας τη χρήση τους. Ωστόσο, το πρόβλημα που προέκυψε στις μπαταρίες μολύβδου-οξέος ήταν ότι χρειάστηκε πολύ μικρός χρόνος για να αποφορτιστεί και πολύ μεγάλος χρόνος για να επαναφορτιστεί ξανά.

Ο λόγος που οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος άργησαν να αποκτήσουν την αρχική τους επαναφόρτιση ήταν τα υπολείμματα θειικού μολύβδου που κατακρημνίστηκαν στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας και σε άλλα εσωτερικά εξαρτήματα. Αυτό απαιτούσε μια διακοπτόμενη εξίσωση του θειικού άλατος από ηλεκτρόδια και άλλα εξαρτήματα της μπαταρίας. Αυτή η καθίζηση του 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 αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου και τα υπολείμματα θειικών αρχίζουν να σχηματίζουν κρυστάλλους που καταστρέφουν την ικανότητα αποδοχής φορτίου του ηλεκτροδίου.

Το θετικό ηλεκτρόδιο της ίδιας μπαταρίας παράγει καλά αποτελέσματα παρόλο που έχει τα ίδια ιζήματα θειικού μολύβδου, γεγονός που καθιστά σαφές ότι το πρόβλημα βρίσκεται μέσα στο αρνητικό ηλεκτρόδιο της μπαταρίας. Για να ξεπεραστεί αυτό το ζήτημα, επιστήμονες και κατασκευαστές έλυσαν αυτό το πρόβλημα προσθέτοντας άνθρακα στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) της μπαταρίας. Η προσθήκη άνθρακα βελτιώνει την αποδοχή φόρτισης της μπαταρίας εξαλείφοντας τη μερική φόρτιση και τη γήρανση της μπαταρίας λόγω των 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 είναι μια τέλεια αντικατάσταση για εφαρμογές που περιλαμβάνουν μπαταρία μολύβδου-οξέος όπως σε συχνές εφαρμογές start-stop και μικρο/ήπια υβριδικά συστήματα. Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα μπορεί να είναι πιο βαριές σε σύγκριση με άλλους τύπους μπαταριών, αλλά είναι οικονομικά αποδοτικές, ανθεκτικές σε ακραίες θερμοκρασίες και δεν απαιτούν μηχανισμούς ψύξης για να λειτουργήσουν μαζί τους. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, αυτές οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα λειτουργούν τέλεια μεταξύ 30 και 70 τοις εκατό της χωρητικότητας φόρτισης χωρίς τον φόβο της καθίζησης θειικών αλάτων. 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 ταχείας φόρτισης βαθέως κύκλου

Χαρακτηριστικά της μπαταρίας Fast Charge Deep Cycle Lead Carbon

• l Συνδυάστε τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας μολύβδου οξέος και του υπερπυκνωτή
• l Σχεδιασμός υπηρεσίας μακράς διάρκειας ζωής, εξαιρετικό PSoC και κυκλική απόδοση
• l Υψηλή ισχύς, γρήγορη φόρτιση και αποφόρτιση
• l Μοναδικός σχεδιασμός πλέγματος και επικόλλησης μολύβδου
• l Ανοχή σε ακραίες θερμοκρασίες
• l Δυνατότητα λειτουργίας στους -30°C -60°C
• l Δυνατότητα ανάκτησης βαθιάς εκκένωσης

Πλεονεκτήματα για γρήγορη φόρτιση μπαταρίας άνθρακα βαθιάς φόρτισης

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

Μια μπαταρία μολύβδου άνθρακα μπορεί να μην είναι η πιο πρόσφατη τεχνολογία για μπαταρίες, αλλά προσφέρει μερικά μεγάλα 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 μερικής λειτουργίας κατάστασης φόρτισης.
• l Χαμηλότερη τάση φόρτισης και συνεπώς μεγαλύτερη απόδοση και λιγότερη διάβρωση της θετικής πλάκας.
• l Και το συνολικό αποτέλεσμα είναι βελτιωμένη διάρκεια ζωής.

Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι οι μπαταρίες μας άνθρακα μολύβδου αντέχουν σε τουλάχιστον οκτακόσιους 100% κύκλους DoD.

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

• l ≥ 1200 κύκλοι @ 90% DoD (εκφόρτιση στα 10,8 V με I = 0,2C20, κατά περίπου δύο ώρες ανάπαυση σε κατάσταση εκφόρτισης και μετά επαναφόρτιση με I = 0,2C20)
• l ≥ 2500 κύκλοι @ 60% DoD (εκφόρτιση για τρεις ώρες με I = 0,2C20, αμέσως με επαναφόρτιση σε I = 0,2C20)
• l ≥ 3700 κύκλοι @ 40% DoD (εκφόρτιση κατά τη διάρκεια δύο ωρών με I = 0,2C20, αμέσως με επαναφόρτιση σε I = 0,2C20)
• l Η επίδραση θερμικής ζημιάς είναι ελάχιστη στις μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα λόγω των ιδιοτήτων φόρτισης-εκφόρτισης. Τα μεμονωμένα κύτταρα απέχουν πολύ από τον κίνδυνο καύσης, έκρηξης ή υπερθέρμανσης.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου άνθρακα ταιριάζουν τέλεια με συστήματα εντός και εκτός δικτύου. Αυτή η ποιότητα τα καθιστά μια καλή επιλογή για ηλιακά συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας επειδή προσφέρουν υψηλή ικανότητα ρεύματος εκφόρτισης

Μπαταρίες άνθρακα μολύβδουVSΣφραγισμένη μπαταρία μολύβδου οξέος, μπαταρίες gel

• l Οι μπαταρίες μολύβδου άνθρακα είναι καλύτερες στην τοποθέτηση σε μερική κατάσταση φόρτισης (PSOC). Οι συνηθισμένες μπαταρίες τύπου μολύβδου λειτουργούν καλύτερα και διαρκούν περισσότερο εάν ακολουθούν ένα αυστηρό καθεστώς «πλήρης φόρτιση» - «πλήρης εκφόρτιση» - πλήρης φόρτιση. Δεν ανταποκρίνονται καλά στη φόρτιση σε οποιαδήποτε κατάσταση μεταξύ πλήρους και άδειας. Οι μπαταρίες μολύβδου άνθρακα λειτουργούν πιο ευχάριστα στις πιο διφορούμενες περιοχές φόρτισης.
• l Οι μπαταρίες άνθρακα μολύβδου χρησιμοποιούν αρνητικά ηλεκτρόδια υπερπυκνωτών. Οι μπαταρίες άνθρακα χρησιμοποιούν ένα τυπικό θετικό ηλεκτρόδιο μπαταρίας τύπου μολύβδου και ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο υπερπυκνωτών. 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 του υπερπυκνωτή μειώνει τη διάβρωση στο θετικό ηλεκτρόδιο και αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του ίδιου του ηλεκτροδίου που οδηγεί στη συνέχεια σε μπαταρίες μεγαλύτερης διάρκειας.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου άνθρακα έχουν ταχύτερους ρυθμούς φόρτισης/εκφόρτισης. Οι τυπικές μπαταρίες τύπου μολύβδου έχουν μεταξύ 5-20% του μέγιστου ποσοστού φόρτισης/εκφόρτισης της ονομαστικής χωρητικότητάς τους, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να φορτίσετε ή να αποφορτίσετε τις μπαταρίες μεταξύ 5 – 20 ωρών χωρίς να προκαλέσετε μακροπρόθεσμη ζημιά στις μονάδες. Το Carbon Lead έχει θεωρητικό απεριόριστο ρυθμό φόρτισης/εκφόρτισης.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου άνθρακα δεν απαιτούν καμία συντήρηση. Οι μπαταρίες είναι πλήρως σφραγισμένες και δεν απαιτούν ενεργή συντήρηση.
• l Οι μπαταρίες μολύβδου άνθρακα είναι οικονομικά ανταγωνιστικές με τις μπαταρίες τύπου gel. Οι μπαταρίες gel εξακολουθούν να είναι ελαφρώς φθηνότερες για αγορά εκ των προτέρων, αλλά οι μπαταρίες άνθρακα είναι ελαφρώς περισσότερες. Η τρέχουσα διαφορά τιμής μεταξύ των μπαταριών Gel και άνθρακα είναι περίπου 10-11%. Λάβετε υπόψη ότι ο άνθρακας διαρκεί περίπου 30% περισσότερο και μπορείτε να δείτε γιατί είναι μια καλύτερη σχέση ποιότητας-τιμής.