Технология и преимущества свинцово-углеродных аккумуляторов CSPower

Свинцово-углеродный аккумулятор CSPower – технология, преимущества

С развитием общества требования к хранению энергии в аккумуляторах в различных социальных ситуациях продолжают расти. За последние несколько десятилетий многие технологии аккумуляторов достигли большого прогресса, и разработка свинцово-кислотных аккумуляторов также столкнулась со многими возможностями и проблемами. В этом контексте ученые и инженеры работали вместе, чтобы добавить углерод к отрицательному активному материалу свинцово-кислотных аккумуляторов, и родилась свинцово-углеродная батарея, усовершенствованная версия свинцово-кислотных аккумуляторов.

Свинцово-углеродные батареи — это усовершенствованная форма свинцово-кислотных батарей с клапанным регулированием, в которых используется катод из углерода и анод из свинца. Углерод на углеродном катоде выполняет функцию конденсатора или «суперконденсатора», что обеспечивает быструю зарядку и разрядку, а также длительный срок службы на начальном этапе зарядки батареи.

Почему рынку нужны свинцово-углеродные аккумуляторы???

• * Виды отказов плоских свинцово-кислотных аккумуляторов VRLA при интенсивной циклической работе

Наиболее распространенные виды отказов:

– Размягчение или осыпание активного материала. Во время разряда оксид свинца (PbO2) положительной пластины преобразуется в сульфат свинца (PbSO4) и обратно в оксид свинца во время зарядки. Частые циклы уменьшат сцепление материала положительной пластины из-за большего объема сульфата свинца по сравнению с оксидом свинца.

– Коррозия сетки положительной пластины. Эта коррозионная реакция ускоряется в конце процесса заряда из-за необходимого присутствия серной кислоты.

– Сульфатация активного материала отрицательной пластины. Во время разряда свинец (Pb) отрицательной пластины также преобразуется в сульфат свинца (PbSO4). При низком уровне заряда кристаллы сульфата свинца на отрицательной пластине растут и затвердевают, образуя непроницаемый слой, который невозможно преобразовать обратно в активный материал. Результатом является снижение емкости, пока батарея не станет бесполезной.

• * Для перезарядки свинцово-кислотного аккумулятора требуется время.

В идеале свинцово-кислотный аккумулятор следует заряжать током не более 0,2С, а фаза массового заряда должна составлять восемь часов абсорбционного заряда. Увеличение тока заряда и напряжения заряда сократит время перезарядки за счет сокращения срока службы из-за повышения температуры и более быстрой коррозии положительной пластины из-за более высокого напряжения заряда.

• * Свинцово-углеродные: улучшенные характеристики частичного состояния заряда, больше циклов, длительный срок службы и более высокая эффективность глубокого цикла

Замена активного материала отрицательной пластины на свинцово-углеродный композит потенциально снижает сульфатацию и улучшает принятие заряда отрицательной пластиной.

Технология свинцово-углеродных аккумуляторов

Большинство используемых аккумуляторов обеспечивают быструю зарядку в течение часа или более. Пока аккумуляторы находятся в состоянии заряда, они все еще могут обеспечивать выходную энергию, что делает их работоспособными даже в состоянии заряда, увеличивая их использование. Однако проблема, возникшая в свинцово-кислотных аккумуляторах, заключалась в том, что для разрядки требовалось очень мало времени, а для повторной зарядки — очень много времени.

Причиной того, что свинцово-кислотным аккумуляторам потребовалось так много времени, чтобы набрать первоначальный заряд, были остатки сульфата свинца, которые осаждались на электродах аккумулятора и других внутренних компонентах. Это требовало периодического выравнивания сульфата с электродов и других компонентов аккумулятора. Это осаждение сульфата свинца происходит с каждым циклом зарядки и разрядки, а избыток электронов из-за осаждения вызывает образование водорода, что приводит к потере воды. Эта проблема со временем усиливается, и остатки сульфата начинают образовывать кристаллы, которые нарушают способность электрода принимать заряд.

Положительный электрод той же батареи дает хорошие результаты, несмотря на то, что на нем выпадает тот же сульфат свинца, что ясно показывает, что проблема в отрицательном электроде батареи. Чтобы преодолеть эту проблему, ученые и производители решили ее, добавив углерод к отрицательному электроду (катоду) батареи. Добавление углерода улучшает прием заряда батареи, устраняя частичный заряд и старение батареи из-за остатков сульфата свинца. При добавлении углерода батарея начинает вести себя как «суперконденсатор», предлагая свои свойства для лучшей производительности батареи.

Свинцово-углеродные аккумуляторы являются идеальной заменой для приложений, в которых используется свинцово-кислотный аккумулятор, например, в приложениях с частым старт-стопом и микро-/мягких гибридных системах. Свинцово-углеродные аккумуляторы могут быть тяжелее по сравнению с другими типами аккумуляторов, но они экономичны, устойчивы к экстремальным температурам и не требуют охлаждающих механизмов для работы вместе с ними. В отличие от традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов, эти свинцово-углеродные аккумуляторы отлично работают между 30 и 70 процентами зарядной емкости, не опасаясь сульфатных осадков. Свинцово-углеродные аккумуляторы превзошли свинцово-кислотные аккумуляторы по большинству функций, но они страдают от падения напряжения при разряде, как и суперконденсатор.

Строительство дляCSPowerСвинцово-углеродный аккумулятор с быстрой зарядкой и глубоким циклом

Характеристики быстрозарядного свинцово-углеродного аккумулятора Deep Cycle

• l Сочетание характеристик свинцово-кислотного аккумулятора и суперконденсатора
• l Длительный срок службы, отличная производительность PSoC и цикличность
• l Высокая мощность, быстрая зарядка и разрядка
• l Уникальный дизайн сетки и свинцовой вставки
• l Устойчивость к экстремальным температурам
• l Возможность работы при температуре от -30°C до -60°C
• l Возможность восстановления после глубокого разряда

Преимущества быстрой зарядки свинцово-углеродного аккумулятора Deep Cycle

Каждая батарея имеет свое предназначение в зависимости от сферы применения и не может быть однозначно оценена как хорошая или плохая.

Свинцово-углеродная батарея, возможно, не является самой последней технологией для батарей, но она предлагает некоторые большие преимущества, которые даже новейшие технологии батарей не могут предложить. Некоторые из этих преимуществ свинцово-углеродных батарей приведены ниже:

• l Меньше сульфатации в случае работы в состоянии частичного заряда.
• l Более низкое напряжение заряда и, следовательно, более высокая эффективность и меньшая коррозия положительной пластины.
• l И общий результат — улучшение срока службы.

Испытания показали, что наши свинцово-углеродные аккумуляторы выдерживают не менее восьмисот 100% циклов DoD.

Испытания состоят из ежедневного разряда до 10,8 В при I = 0,2C₂₀, примерно двухчасового отдыха в разряженном состоянии и последующего заряда при I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 циклов при 90% глубине разряда (разряд до 10,8 В при I = 0,2C₂₀, примерно двухчасовой отдых в разряженном состоянии, а затем перезаряд при I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 циклов при 60% глубине разряда (разряд в течение трех часов при I = 0,2C₂₀, немедленная перезарядка при I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 циклов при 40% глубине разряда (разряд в течение двух часов при I = 0,2C₂₀, немедленный перезаряд при I = 0,2C₂₀)
• l Эффект термического повреждения минимален в свинцово-углеродных аккумуляторах из-за их зарядно-разрядных свойств. Отдельные ячейки далеки от риска возгорания, взрыва или перегрева.
• l Свинцово-углеродные батареи идеально подходят для сетевых и автономных систем. Это качество делает их хорошим выбором для солнечных электросистем, поскольку они обеспечивают высокую разрядную способность тока

Свинцово-углеродные аккумуляторыVSГерметичные свинцово-кислотные аккумуляторы, гелевые аккумуляторы

• l Свинцово-углеродные аккумуляторы лучше работают в состояниях частичного заряда (PSOC). Обычные свинцовые аккумуляторы работают лучше и служат дольше, если они следуют строгому режиму «полный заряд» — «полный разряд» — полный заряд»; они плохо реагируют на зарядку в любом состоянии между полным и пустым. Свинцово-углеродные аккумуляторы лучше работают в более неоднозначных областях заряда.
• l Свинцово-углеродные батареи используют отрицательные электроды суперконденсатора. Углеродные батареи используют стандартный положительный электрод свинцовой батареи и отрицательный электрод суперконденсатора. Этот электрод суперконденсатора является ключом к долговечности угольных батарей. Стандартный электрод свинцового типа со временем подвергается химической реакции от зарядки и разрядки. Отрицательный электрод суперконденсатора уменьшает коррозию на положительном электроде, и это приводит к более длительному сроку службы самого электрода, что затем приводит к более длительному сроку службы батарей.
• l Свинцово-углеродные аккумуляторы имеют более высокую скорость заряда/разряда. Стандартные свинцовые аккумуляторы имеют максимальную скорость заряда/разряда 5-20% от их номинальной емкости, что означает, что вы можете заряжать или разряжать аккумуляторы в течение 5-20 часов без причинения долгосрочного ущерба устройствам. Углеродно-свинцовые аккумуляторы имеют теоретически неограниченную скорость заряда/разряда.
• l Свинцово-углеродные аккумуляторы не требуют никакого обслуживания. Аккумуляторы полностью герметичны и не требуют никакого активного обслуживания.
• l Свинцово-углеродные аккумуляторы конкурентоспособны по стоимости с гелевыми аккумуляторами. Гелевые аккумуляторы все еще немного дешевле при покупке заранее, но угольные аккумуляторы стоят лишь немного больше. Текущая разница в цене между гелевыми и углеродными аккумуляторами составляет примерно 10-11%. Примите во внимание, что углерод служит примерно на 30% дольше, и вы поймете, почему это лучший вариант по соотношению цены и качества.