Technologia i zalety akumulatorów ołowiowo-węglowych CSPower

Akumulator węglowo-ołowiowy CSPower – technologia, zalety

Wraz z postępem społecznym, wymagania dotyczące magazynowania energii w akumulatorach w różnych sytuacjach społecznych stale rosną. W ciągu ostatnich kilku dekad wiele technologii akumulatorowych poczyniło ogromne postępy, a rozwój akumulatorów kwasowo-ołowiowych napotkał wiele szans i wyzwań. W tym kontekście naukowcy i inżynierowie współpracowali nad dodaniem węgla do ujemnego materiału aktywnego akumulatorów kwasowo-ołowiowych, co zaowocowało powstaniem akumulatora ołowiowo-węglowego, udoskonalonej wersji akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Akumulatory ołowiowo-węglowe to zaawansowana forma akumulatorów kwasowo-ołowiowych z regulowanym zaworem, które wykorzystują katodę wykonaną z węgla i anodę wykonaną z ołowiu. Węgiel na katodzie wykonanej z węgla pełni funkcję kondensatora lub „superkondensatora”, który umożliwia szybkie ładowanie i rozładowywanie, a także wydłuża żywotność akumulatora w początkowej fazie ładowania.

Dlaczego rynek potrzebuje akumulatorów ołowiowo-węglowych???

• * Tryby awarii płaskich akumulatorów kwasowo-ołowiowych VRLA w przypadku intensywnych cykli

Najczęstsze tryby awarii to:

– Zmiękczenie lub złuszczanie się materiału aktywnego. Podczas rozładowania tlenek ołowiu (PbO2) z płyty dodatniej przekształca się w siarczan ołowiu (PbSO4), a następnie z powrotem w tlenek ołowiu podczas ładowania. Częste cykle ładowania i rozładowywania zmniejszają spójność materiału płyty dodatniej ze względu na większą objętość siarczanu ołowiu w porównaniu z tlenkiem ołowiu.

– Korozja siatki płyty dodatniej. Ta reakcja korozyjna przyspiesza pod koniec procesu ładowania ze względu na konieczną obecność kwasu siarkowego.

– Zasiarczenie materiału aktywnego płyty ujemnej. Podczas rozładowywania ołów (Pb) płyty ujemnej również przekształca się w siarczan ołowiu (PbSO4). W stanie niskiego naładowania kryształy siarczanu ołowiu na płycie ujemnej rosną i twardnieją, tworząc nieprzepuszczalną warstwę, której nie można ponownie przekształcić w materiał aktywny. W rezultacie pojemność akumulatora maleje, aż do momentu, gdy staje się on bezużyteczny.

• * Naładowanie akumulatora kwasowo-ołowiowego zajmuje trochę czasu

W idealnym przypadku akumulator kwasowo-ołowiowy powinien być ładowany prądem nieprzekraczającym 0,2°C, a faza ładowania wstępnego powinna trwać osiem godzin, co odpowiada ładowaniu absorpcyjnemu. Zwiększenie prądu i napięcia ładowania skróci czas ładowania kosztem skrócenia żywotności akumulatora z powodu wzrostu temperatury i szybszej korozji płyty dodatniej z powodu wyższego napięcia ładowania.

• * Akumulator ołowiowo-węglowy: lepsza wydajność częściowego naładowania, większa liczba cykli, dłuższa żywotność i wyższa wydajność głębokiego cyklu

Zastąpienie materiału aktywnego płyty ujemnej kompozytem ołowiowo-węglowym potencjalnie zmniejsza zasiarczenie i poprawia przyjmowanie ładunku przez płytę ujemną.

Technologia akumulatorów ołowiowo-węglowych

Większość używanych akumulatorów oferuje szybkie ładowanie w ciągu godziny lub dłużej. Akumulatory, nawet w stanie naładowania, nadal dostarczają energię, co pozwala im działać nawet w stanie naładowania, zwiększając ich zużycie. Problemem, który pojawił się w akumulatorach kwasowo-ołowiowych, był jednak bardzo krótki czas rozładowania i bardzo długi czas ponownego ładowania.

Powodem tak długiego czasu ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych były pozostałości siarczanu ołowiu, które wytrąciły się na elektrodach i innych elementach wewnętrznych akumulatora. Wymagało to okresowego wyrównywania stężenia siarczanu z elektrod i innych elementów akumulatora. Wytrącanie się siarczanu ołowiu występuje w każdym cyklu ładowania i rozładowania, a nadmiar elektronów spowodowany wytrącaniem powoduje produkcję wodoru, co prowadzi do utraty wody. Problem ten narasta z czasem, a pozostałości siarczanu zaczynają tworzyć kryształy, które uniemożliwiają elektrodom przenoszenie ładunku.

Elektroda dodatnia tego samego akumulatora daje dobre rezultaty, pomimo obecności tych samych osadów siarczanu ołowiu, co wyraźnie wskazuje, że problem leży w elektrodzie ujemnej akumulatora. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy i producenci rozwiązali go, dodając węgiel do elektrody ujemnej (katody) akumulatora. Dodatek węgla poprawia zdolność akumulatora do przyjmowania ładunku, eliminując częściowe ładowanie i starzenie się akumulatora spowodowane pozostałościami siarczanu ołowiu. Dodanie węgla sprawia, że akumulator zaczyna zachowywać się jak „superkondensator”, wykorzystując swoje właściwości dla lepszej wydajności.

Akumulatory ołowiowo-węglowe stanowią idealny zamiennik w zastosowaniach wymagających akumulatorów kwasowo-ołowiowych, takich jak częste uruchamianie i zatrzymywanie oraz systemy hybrydowe typu micro/mild. Akumulatory ołowiowo-węglowe mogą być cięższe w porównaniu z innymi typami akumulatorów, ale są ekonomiczne, odporne na ekstremalne temperatury i nie wymagają dodatkowych układów chłodzenia. W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, te akumulatory ołowiowo-węglowe działają idealnie w zakresie od 30 do 70% pojemności ładowania, bez ryzyka wytrącania się siarczanów. Akumulatory ołowiowo-węglowe przewyższają akumulatory kwasowo-ołowiowe w większości funkcji, ale charakteryzują się spadkiem napięcia podczas rozładowania, podobnie jak superkondensatory.

Budowa dlaCSPowerAkumulator ołowiowo-węglowy o szybkim ładowaniu i głębokim cyklu

Cechy akumulatora ołowiowo-węglowego o szybkim cyklu ładowania i głębokim rozładowaniu

• l Połączenie cech akumulatora kwasowo-ołowiowego i superkondensatora
• l Konstrukcja zapewniająca długi cykl życia, doskonały PSoC i wydajność cykliczna
• l Duża moc, szybkie ładowanie i rozładowywanie
• l Unikalna konstrukcja siatki i wklejania ołowiu
• l Ekstremalna tolerancja temperaturowa
• l Możliwość pracy w temperaturach od -30°C do -60°C
• l Możliwość odzyskiwania po głębokim rozładowaniu

Zalety szybkiego ładowania akumulatora ołowiowo-węglowego o głębokim cyklu

Każdy akumulator ma swoje określone zastosowanie w zależności od zastosowań i nie można go ogólnie określić jako dobry lub zły.

Akumulator ołowiowo-węglowy może nie być najnowszą technologią, ale oferuje szereg istotnych zalet, których nie oferują nawet najnowsze technologie akumulatorowe. Poniżej przedstawiono niektóre z zalet akumulatorów ołowiowo-węglowych:

• l Mniejsze zasiarczenie w przypadku pracy przy częściowym stanie naładowania.
• l Niższe napięcie ładowania, a co za tym idzie większa wydajność i mniejsza korozja płyty dodatniej.
• l Ogólnym efektem jest wydłużenie cyklu życia produktu.

Testy wykazały, że nasze akumulatory węglowo-ołowiowe wytrzymują co najmniej osiemset cykli DoD 100%.

Testy polegają na codziennym rozładowywaniu do napięcia 10,8 V przy I = 0,2C₂₀, około dwugodzinnym odpoczynku w stanie rozładowania, a następnie ponownym ładowaniu przy I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 cykli @ 90% DoD (rozładowanie do 10,8 V przy I = 0,2C₂₀, przez około dwie godziny odpoczynku w stanie rozładowanym, a następnie ponowne ładowanie przy I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 cykli @ 60% DoD (rozładowanie w ciągu trzech godzin przy I = 0,2C₂₀, natychmiastowe doładowanie przy I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 cykli @ 40% DoD (rozładowanie w ciągu dwóch godzin przy I = 0,2C₂₀, natychmiastowe doładowanie przy I = 0,2C₂₀)
• l W akumulatorach ołowiowo-węglowych efekt uszkodzeń termicznych jest minimalny ze względu na ich właściwości ładowania i rozładowywania. Poszczególne ogniwa są znacznie mniej narażone na spalenie, wybuch lub przegrzanie.
• Akumulatory ołowiowo-węglowe idealnie nadają się do systemów sieciowych i pozasieciowych. Ta cecha sprawia, że są dobrym wyborem do systemów fotowoltaicznych, ponieważ oferują wysoki prąd rozładowania.

Akumulatory ołowiowo-węgloweVSAkumulator kwasowo-ołowiowy szczelny, akumulatory żelowe

• Akumulatory ołowiowo-węglowe lepiej radzą sobie z częściowym stanem naładowania (PSOC). Zwykłe akumulatory ołowiowe działają najlepiej i dłużej, jeśli ściśle przestrzegają schematu „pełne naładowanie” – „pełne rozładowanie” – „pełne naładowanie”; nie reagują dobrze na ładowanie w stanie pomiędzy pełnym a rozładowanym. Akumulatory ołowiowo-węglowe lepiej sprawdzają się w bardziej niejednoznacznych stanach ładowania.
• Akumulatory ołowiowo-węglowe wykorzystują elektrody ujemne superkondensatorów. Akumulatory węglowe wykorzystują standardową elektrodę dodatnią akumulatora ołowiowego i elektrodę ujemną superkondensatora. Ta elektroda superkondensatora jest kluczem do długowieczności akumulatorów węglowych. Standardowa elektroda ołowiowa ulega reakcji chemicznej z czasem ładowania i rozładowywania. Elektroda ujemna superkondensatora zmniejsza korozję elektrody dodatniej, co wydłuża żywotność samej elektrody, a to z kolei przekłada się na dłuższą żywotność akumulatorów.
• Akumulatory ołowiowo-węglowe charakteryzują się szybszym czasem ładowania/rozładowania. Standardowe akumulatory ołowiowe charakteryzują się maksymalnym czasem ładowania/rozładowania wynoszącym od 5 do 20% ich pojemności znamionowej, co oznacza, że można je ładować lub rozładowywać przez 5–20 godzin bez ryzyka długotrwałego uszkodzenia. Akumulatory ołowiowo-węglowe charakteryzują się teoretycznie nieograniczonym czasem ładowania/rozładowania.
• Akumulatory ołowiowo-węglowe nie wymagają żadnej konserwacji. Są całkowicie szczelne i nie wymagają żadnej aktywnej konserwacji.
• Akumulatory ołowiowo-węglowe są konkurencyjne cenowo w porównaniu z akumulatorami żelowymi. Akumulatory żelowe są nadal nieco tańsze w zakupie na początku, ale akumulatory węglowe są tylko nieznacznie droższe. Obecna różnica w cenie między akumulatorami żelowymi a węglowymi wynosi około 10-11%. Warto wziąć pod uwagę, że akumulatory węglowe wytrzymują około 30% dłużej, a zrozumiesz, dlaczego są lepszym rozwiązaniem pod względem stosunku jakości do ceny.