Aktualności - Technologia i zalety akumulatorów węglowo-ołowiowych CSPower

Akumulator węglowo-ołowiowy CSPower – technologia, zalety

Wraz z postępem społeczeństwa wymagania dotyczące magazynowania energii akumulatorowej w różnych okazjach towarzyskich nadal rosną. W ciągu ostatnich kilku dekad wiele technologii akumulatorowych poczyniło duże postępy, a rozwój akumulatorów kwasowo-ołowiowych napotkał również wiele możliwości i wyzwań. W tym kontekście naukowcy i inżynierowie współpracowali, aby dodać węgiel do ujemnego materiału aktywnego akumulatorów kwasowo-ołowiowych, a tak narodził się akumulator ołowiowo-węglowy, ulepszona wersja 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 na początkowym etapie ładowania akumulatora.

Dlaczego rynek potrzebuje akumulatorów ołowiowo-węglowych???

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

Najczęstszymi przyczynami awarii są:

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

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

– Zasiarczenie materiału aktywnego płyty ujemnej. Podczas rozładowywania ołów (Pb) płyty ujemnej jest również przekształcany w siarczan ołowiu (PbSO4). Gdy pozostawiony jest w stanie niskiego naładowania, kryształy siarczanu ołowiu na płycie ujemnej rosną i twardnieją, tworząc nieprzepuszczalną warstwę, której nie można ponownie przekształcić w materiał aktywny. Rezultatem jest zmniejszająca się pojemność, aż do momentu, gdy bateria staje się bezużyteczna.

* Naładowanie akumulatora kwasowo-ołowiowego zajmuje trochę czasu

W idealnym przypadku akumulator kwasowo-ołowiowy powinien być ładowany z szybkością nieprzekraczającą 0,2C, a faza ładowania głównego powinna trwać osiem godzin ładowania absorpcyjnego. Zwiększenie prądu ładowania i napięcia ładowania skróci czas ładowania kosztem skróconej żywotności z powodu wzrostu temperatury i szybszej korozji płyty dodatniej z powodu wyższego napięcia ładowania.

* Węgiel ołowiowy: lepsza wydajność częściowego ładowania, 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 węglowo-ołowiowych

Większość używanych baterii oferuje szybkie ładowanie w ciągu godziny lub dłużej. Podczas gdy baterie są w stanie naładowania, nadal mogą oferować energię wyjściową, co sprawia, że są one operacyjne nawet w stanie naładowania, zwiększając ich wykorzystanie. Jednak problem, który pojawił się w przypadku baterii kwasowo-ołowiowych, polegał na tym, że rozładowanie zajmowało bardzo mało czasu, a ponowne naładowanie bardzo dużo czasu.

Powodem, dla którego akumulatory kwasowo-ołowiowe tak długo potrzebowały czasu, aby odzyskać pierwotne naładowanie, były pozostałości siarczanu ołowiu, które wytrąciły się na elektrodach akumulatora i innych wewnętrznych elementach. Wymagało to okresowego wyrównywania siarczanu z elektrod i innych elementów akumulatora. To wytrącanie siarczanu ołowiu ma miejsce przy każdym cyklu ładowania i rozładowania, a nadmiar elektronów spowodowany wytrącaniem powoduje produkcję wodoru, co skutkuje utratą wody. Problem ten nasila się z czasem, a pozostałości siarczanu zaczynają tworzyć kryształy, które niszczą zdolność elektrody do przyjmowania ładunku.

Elektroda dodatnia tej samej baterii daje dobre wyniki, mimo że ma te same osady siarczanu ołowiu, co jasno wskazuje, że problem leży w elektrodzie ujemnej baterii. Aby przezwyciężyć ten problem, naukowcy i producenci rozwiązali go, dodając węgiel do elektrody ujemnej (katody) baterii. Dodanie węgla poprawia akceptację ładunku przez baterię, eliminując częściowe ładowanie i starzenie się baterii z powodu pozostałości siarczanu ołowiu. Dodając węgiel, bateria zaczyna zachowywać się jak „superkondensator”, oferując swoje właściwości dla lepszej wydajności baterii.

Akumulatory ołowiowo-węglowe są idealnym zamiennikiem dla zastosowań, w których stosuje się akumulatory kwasowo-ołowiowe, takie jak częste aplikacje start-stop i mikro/łagodne systemy hybrydowe. Akumulatory ołowiowo-węglowe mogą być cięższe w porównaniu do innych typów akumulatorów, ale są ekonomiczne, odporne na ekstremalne temperatury i nie wymagają mechanizmów chłodzących, aby mogły z nimi współpracować. W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, te akumulatory ołowiowo-węglowe działają idealnie przy 30–70 procentach pojemności ładowania bez obawy o wytrącanie się siarczanów. Akumulatory ołowiowo-węglowe przewyższyły akumulatory kwasowo-ołowiowe w większości funkcji, ale cierpią na spadek napięcia podczas rozładowania, tak jak superkondensator.

Budowa dlaMoc CSAkumulator ołowiowo-węglowy o szybkim cyklu ładowania

Cechy akumulatora ołowiowo-węglowego o szybkim cyklu ładowania Deep Cycle

l Łączy cechy akumulatora kwasowo-ołowiowego i superkondensatora
l Projekt serwisu o długim cyklu 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 zastosowania i nie można go ogólnie określić jako dobry lub zły.

Akumulator ołowiowo-węglowy może nie być najnowszą technologią akumulatorów, ale oferuje pewne wspaniałe zalety, których nie mogą zaoferować nawet najnowsze technologie akumulatorów. Niektóre z tych zalet akumulatorów ołowiowo-węglowych podano poniżej:

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 A ogólnym rezultatem 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 rozładowanym, 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 Efekt uszkodzeń termicznych jest minimalny w akumulatorach ołowiowo-węglowych ze względu na ich właściwości ładowania i rozładowywania. Pojedyncze ogniwa są dalekie od ryzyka spalenia, wybuchu lub przegrzania.
l Akumulatory ołowiowo-węglowe idealnie pasują do systemów sieciowych i pozasieciowych. Ta jakość sprawia, że są dobrym wyborem do systemów solarnych, ponieważ oferują wysoką zdolność rozładowania prądu

Akumulatory węglowo-ołowioweVSAkumulator kwasowo-ołowiowy szczelny, akumulatory żelowe

l Akumulatory węglowo-ołowiowe lepiej sprawdzają się w stanie częściowego naładowania (PSOC). Zwykłe akumulatory ołowiowe działają najlepiej i działają dłużej, jeśli przestrzegają ścisłego reżimu „pełne naładowanie”-„pełne rozładowanie”-„pełne naładowanie”; nie reagują dobrze na ładowanie w żadnym stanie pomiędzy pełnym a pustym. Akumulatory węglowo-ołowiowe lepiej sprawdzają się w bardziej niejednoznacznych obszarach ładowania.
l Akumulatory węglowo-ołowiowe 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 podczas ładowania i rozładowywania. Elektroda ujemna superkondensatora zmniejsza korozję elektrody dodatniej, co wydłuża żywotność samej elektrody, co z kolei prowadzi do dłuższej żywotności akumulatorów.
l Akumulatory węglowo-ołowiowe mają szybsze tempo ładowania/rozładowywania. Standardowe akumulatory ołowiowe mają maksymalnie 5-20% swojej znamionowej pojemności, co oznacza, że możesz ładować lub rozładowywać akumulatory przez 5-20 godzin bez powodowania jakichkolwiek długoterminowych uszkodzeń urządzeń. Akumulatory węglowo-ołowiowe mają teoretycznie nieograniczoną szybkość ładowania/rozładowywania.
l Akumulatory węglowo-ołowiowe nie wymagają żadnej konserwacji. Akumulatory są całkowicie uszczelnione i nie wymagają żadnej aktywnej konserwacji.
l Akumulatory węglowo-ołowiowe 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 cen między akumulatorami żelowymi i węglowymi wynosi około 10-11%. Weź pod uwagę, że węgiel wytrzymuje około 30% dłużej, a zrozumiesz, dlaczego jest to lepsza opcja pod względem stosunku jakości do ceny.