Wiadomości - Technologia i zalety akumulatorów ołowiowo-węglowych CSPower

Akumulator ołowiowo-węglowy CSPower – technologia, zalety

Wraz z postępem społeczeństwa wymagania dotyczące magazynowania energii akumulatorowej przy różnych okazjach towarzyskich stale rosną. W ciągu ostatnich kilku dekad wiele technologii akumulatorów poczyniło ogromne postępy, a rozwój akumulatorów kwasowo-ołowiowych napotkał także wiele możliwości i wyzwań. W tym kontekście naukowcy i inżynierowie współpracowali nad dodaniem węgla do ujemnego materiału aktywnego akumulatorów kwasowo-ołowiowych i tak narodził się akumulator ołowiowo-węglowy, ulepszona wersja akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Akumulatory ołowiowo-węglowe to zaawansowana forma akumulatorów kwasowo-ołowiowych z regulacją zaworów, w których wykorzystuje się katodę wykonaną z węgla i anodę wykonaną z ołowiu. Węgiel znajdujący się na katodzie węglowej pełni funkcję kondensatora lub „superkondensatora”, który umożliwia szybkie ładowanie i rozładowywanie oraz wydłuża żywotność akumulatora w początkowej fazie ładowania.

Dlaczego rynek potrzebuje akumulatora ołowiowo-węglowego???

* Tryby awarii płaskich akumulatorów kwasowo-ołowiowych VRLA w przypadku intensywnej pracy na rowerze

Najczęstsze tryby awarii to:

– Zmiękczenie lub złuszczenie materiału aktywnego. Podczas rozładowywania tlenek ołowiu (PbO2) z płyty dodatniej przekształca się w siarczan ołowiu (PbSO4), a podczas ładowania z powrotem w tlenek ołowiu. Częste cykle zmniejszą 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 niezbędną obecność kwasu siarkowego.

– Zasiarczenie materiału aktywnego płyty ujemnej. Podczas wyładowania ołów (Pb) płyty ujemnej również ulega przemianie w siarczan ołowiu (PbSO4). Kryształy siarczanu ołowiu na płycie ujemnej, pozostawione w niskim stanie naładowania, rosną, twardnieją i tworzą nieprzeniknioną warstwę, której nie można ponownie przekształcić w materiał aktywny. Rezultatem jest zmniejszenie pojemności, aż do momentu, gdy bateria stanie się bezużyteczna.

* Ładowanie akumulatora kwasowo-ołowiowego wymaga czasu

W idealnym przypadku akumulator kwasowo-ołowiowy powinien być ładowany szybkością nie przekraczającą 0,2°C, a faza ładowania zbiorczego powinna trwać osiem godzin ładowania absorpcyjnego. Zwiększanie prądu ładowania i napięcia ładowania skraca czas ładowania kosztem zmniejszonej żywotności z powodu wzrostu temperatury i szybszej korozji płytki dodatniej z powodu wyższego napięcia ładowania.

* Węgiel ołowiowy: lepsza wydajność przy częściowym stanie naładowania, większa żywotność i większa wydajność w głębokim cyklu

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

Technologia akumulatorów ołowiowo-węglowych

Większość używanych akumulatorów umożliwia szybkie ładowanie w ciągu godziny lub dłużej. Gdy akumulatory są w stanie naładowania, nadal mogą oferować energię wyjściową, co sprawia, że działają nawet w stanie naładowania, zwiększając ich zużycie. Jednakże problem, który pojawił się w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych polegał na tym, że rozładowywanie trwało bardzo krótko, a ponowne ładowanie trwało bardzo długo.

Powodem, dla którego akumulatory kwasowo-ołowiowe potrzebowały tak dużo czasu, aby uzyskać pierwotne ładowanie zwrotne, były pozostałości siarczanu ołowiu, które wytrąciły się na elektrodach akumulatora i innych elementach wewnętrznych. Wymagało to okresowego wyrównywania poziomu siarczanów z elektrod i innych elementów akumulatora. Wytrącanie się siarczanu ołowiu zachodzi podczas każdego cyklu ładowania i rozładowywania, a nadmiar elektronów w wyniku wytrącania powoduje wytwarzanie wodoru, co skutkuje utratą wody. Problem ten narasta z biegiem czasu, a pozostałości siarczanu zaczynają tworzyć kryształy, które pogarszają zdolność elektrody do przyjmowania ładunku.

Elektroda dodatnia tego samego akumulatora daje dobre wyniki pomimo tych samych wytrąceń siarczanu ołowiu, co jasno pokazuje, że problem występuje w elektrodzie ujemnej akumulatora. Aby przezwyciężyć ten problem, naukowcy i producenci rozwiązali ten problem, dodając węgiel do elektrody ujemnej (katody) akumulatora. Dodatek węgla poprawia akceptację ładunku przez akumulator, eliminując częściowe ładowanie i starzenie się akumulatora na skutek pozostałości siarczanu ołowiu. Dodając węgiel, akumulator zaczyna zachowywać się jak „superkondensator”, oferując swoje właściwości zapewniające lepszą wydajność akumulatora.

Akumulatory ołowiowo-węglowe stanowią doskonały zamiennik w zastosowaniach wymagających akumulatorów kwasowo-ołowiowych, takich jak częste zastosowania typu start-stop oraz systemy mikro/łagodnej hybrydy. Akumulatory ołowiowo-węglowe mogą być cięższe w porównaniu do innych typów akumulatorów, ale są ekonomiczne, odporne na ekstremalne temperatury i nie wymagają współdziałania mechanizmów chłodzących. W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, te akumulatory ołowiowo-węglowe działają doskonale przy pojemności ładowania od 30 do 70 procent, bez obawy o wytrącanie się siarczanów. Akumulatory ołowiowo-węglowe przewyższają akumulatory kwasowo-ołowiowe w większości funkcji, ale podczas rozładowywania charakteryzują się spadkiem napięcia, podobnie jak superkondensator.

Budowa dlaCSPowerSzybki akumulator ołowiowy o głębokim cyklu ładowania z włókna węglowego

Funkcje szybkiego ładowania akumulatorów ołowiowo-węglowych o głębokim cyklu

l Połącz cechy akumulatora kwasowo-ołowiowego i superkondensatora
l Konstrukcja serwisowa o długim cyklu życia, doskonałe PSoC i wydajność cykliczna
l Wysoka moc, szybkie ładowanie i rozładowywanie
l Unikalna konstrukcja wklejania siatki i ołowiu
l Ekstremalna tolerancja temperaturowa
l Możliwość pracy w temperaturze -30°C -60°C
l Możliwość odzyskiwania po głębokim rozładowaniu

Zalety szybkiego ładowania akumulatorów ołowiowo-węglowych o głębokim cyklu

Każda bateria ma swoje przeznaczenie w zależności od zastosowań i nie można jej ogólnie określić jako dobrą lub złą.

Akumulatory ołowiowo-węglowe może nie są najnowocześniejszą technologią w dziedzinie akumulatorów, ale oferują pewne ogromne korzyści, których nie oferują nawet najnowsze technologie akumulatorów. Niektóre z 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, wyższa wydajność i mniejsza korozja płyty dodatniej.
l Ogólnym rezultatem jest lepsza trwałość cyklu.

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

Testy polegają na codziennym rozładowywaniu do 10,8V przy I = 0,2C₂₀, przez około dwie godziny odpoczynku w stanie rozładowanym, a następnie doładowaniu I = 0,2C₂₀.

l ≥ 1200 cykli @ 90% DoD (rozładowanie do 10,8V przy I = 0,2C₂₀, 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 ładowanie przy I = 0,2C₂₀)
l ≥ 3700 cykli @ 40% DoD (rozładowanie w ciągu dwóch godzin przy I = 0,2C₂₀, natychmiastowe ładowanie przy I = 0,2C₂₀)
l Efekt uszkodzeń termicznych w akumulatorach ołowiowo-węglowych jest minimalny ze względu na ich właściwości podczas ładowania i rozładowania. Poszczególnym ogniwom nie grozi ryzyko spalenia, eksplozji lub przegrzania.
l Akumulatory ołowiowo-węglowe doskonale nadają się do systemów on-grid i off-grid. Ta jakość czyni je dobrym wyborem dla systemów energii słonecznej, ponieważ oferują wysoki prąd rozładowania

Akumulatory ołowiowo-węgloweVSUszczelniony akumulator kwasowo-ołowiowy, akumulatory żelowe

l Akumulatory ołowiowo-węglowe lepiej znoszą częściowe stany naładowania (PSOC). Zwykłe akumulatory ołowiowe działają najlepiej i działają dłużej, jeśli przestrzegane są rygorystyczne zasady „pełne ładowanie” – „pełne rozładowanie” – pełne ładowanie; nie reagują dobrze na ładowanie w jakimkolwiek stanie pomiędzy pełnym a pustym. Akumulatory ołowiowo-węglowe lepiej funkcjonują w bardziej niejednoznacznych regionach ładowania.
l Akumulatory ołowiowo-węglowe korzystają z elektrod ujemnych superkondensatorów. W akumulatorach węglowych stosowana jest standardowa elektroda dodatnia akumulatora ołowiowego i elektroda ujemna superkondensatora. Elektroda superkondensatora jest kluczem do trwałości akumulatorów węglowych. Standardowa elektroda ołowiowa z czasem ulega reakcji chemicznej podczas ładowania i rozładowywania. Elektroda ujemna superkondensatora zmniejsza korozję elektrody dodatniej, co prowadzi do dłuższej żywotności samej elektrody, co z kolei prowadzi do trwalszych akumulatorów.
l Akumulatory ołowiowo-węglowe charakteryzują się szybszym ładowaniem/rozładowaniem. Standardowe akumulatory ołowiowe charakteryzują się szybkością ładowania/rozładowania wynoszącą od 5 do 20% ich pojemności znamionowej, co oznacza, że można ładować lub rozładowywać akumulatory od 5 do 20 godzin bez powodowania jakichkolwiek długotrwałych uszkodzeń urządzeń. Ołów węglowy ma teoretycznie nieograniczoną szybkość ładowania/rozładowywania.
l Akumulatory ołowiowo-węglowe nie wymagają żadnej konserwacji. Baterie są w pełni uszczelnione i nie wymagają żadnej aktywnej konserwacji.
l Akumulatory ołowiowo-węglowe są konkurencyjne cenowo w stosunku do akumulatorów żelowych. Baterie żelowe są nadal nieco tańsze w zakupie z góry, ale baterie węglowe są tylko nieco droższe. Obecna różnica cen pomiędzy akumulatorami żelowymi i węglowymi wynosi około 10-11%. Weź pod uwagę, że węgiel wytrzymuje około 30% dłużej i zrozumiesz, dlaczego jest to opcja o lepszym stosunku jakości do ceny.