CSPower olovená uhlíková batéria – technológia, výhody
S pokrokom spoločnosti sa neustále zvyšujú požiadavky na skladovanie energie z batérií pri rôznych spoločenských príležitostiach. Za posledných niekoľko desaťročí dosiahlo mnohé technológie batérií veľký pokrok a vývoj olovených batérií tiež čelil mnohým príležitostiam a výzvam. V tejto súvislosti vedci a inžinieri spolupracovali na pridaní uhlíka do negatívneho aktívneho materiálu olovených batérií a zrodila sa oloveno-uhlíková batéria, vylepšená verzia olovených batérií.
Olovené uhlíkové batérie sú pokročilou formou ventilom regulovaných olovených batérií, ktoré využívajú katódu tvorenú uhlíkom a anódu tvorenú olovom. Uhlík na uhlíkovej katóde plní funkciu kondenzátora alebo „superkondenzátora“, ktorý umožňuje rýchle nabíjanie a vybíjanie spolu s predĺženou životnosťou v počiatočnej fáze nabíjania batérie.
Prečo trh potrebuje olovené uhlíkové batérie???
- * Režimy zlyhania plochých olovených batérií VRLA v prípade intenzívnej cyklistiky
Najbežnejšie režimy zlyhania sú:
– Zmäkčenie alebo uvoľnenie aktívneho materiálu. Počas vybíjania sa oxid olovnatý (PbO2) kladnej platne premieňa na síran olovnatý (PbSO4) a počas nabíjania späť na oxid olovnatý. Časté cyklovanie zníži súdržnosť materiálu kladnej dosky v dôsledku vyššieho objemu síranu olovnatého v porovnaní s oxidom olovnatým.
– Korózia mriežky kladnej platne. Táto korózna reakcia sa zrýchľuje na konci procesu nabíjania v dôsledku nevyhnutnej prítomnosti kyseliny sírovej.
– Sulfácia aktívneho materiálu negatívnej platne. Počas vybíjania sa olovo (Pb) negatívnej platne tiež transformuje na síran olovnatý (PbSO4). Keď sú ponechané v nízkom stave nabitia, kryštály síranu olovnatého na negatívnej platni rastú a tvrdnú a vytvárajú nepreniknuteľnú vrstvu, ktorá sa nedá premeniť na aktívny materiál. Výsledkom je klesajúca kapacita, až sa batéria stane zbytočnou.
- * Nabitie olovenej batérie chvíľu trvá
V ideálnom prípade by sa olovená batéria mala nabíjať rýchlosťou nepresahujúcou 0,2 C a fáza hromadného nabíjania by mala trvať osem hodín absorpčného nabíjania. Zvýšenie nabíjacieho prúdu a nabíjacieho napätia skráti čas nabíjania na úkor zníženej životnosti v dôsledku zvýšenia teploty a rýchlejšej korózie kladnej dosky v dôsledku vyššieho nabíjacieho napätia.
- * Olovený uhlík: lepší výkon pri čiastočnom nabití, viac cyklov, dlhá životnosť a vyššia účinnosť hlbokého cyklu
Nahradenie aktívneho materiálu zápornej dosky oloveným uhlíkovým kompozitom potenciálne znižuje sulfatáciu a zlepšuje akceptáciu náboja zápornej dosky.
Technológia olovených uhlíkových batérií
Väčšina použitých batérií ponúka rýchle nabíjanie za hodinu alebo viac. Aj keď sú batérie v stave nabitia, môžu stále ponúkať výstupnú energiu, vďaka ktorej sú funkčné aj v stave nabitia, čím sa zvyšuje ich spotreba. Problém, ktorý sa vyskytol pri olovených batériách, bol ten, že ich vybitie trvalo veľmi krátko a opätovné nabitie veľmi dlho.
Dôvodom, prečo oloveným batériám trvalo tak dlho, kým získali svoje pôvodné nabitie, boli zvyšky síranu olovnatého, ktoré sa vyzrážali na elektródach batérie a iných vnútorných komponentoch. To si vyžadovalo prerušované vyrovnávanie síranu z elektród a iných komponentov batérie. K tomuto zrážaniu síranu olovnatého dochádza pri každom cykle nabíjania a vybíjania a prebytok elektrónov v dôsledku zrážania spôsobuje produkciu vodíka, čo vedie k strate vody. Tento problém sa časom zvyšuje a zvyšky síranu začínajú vytvárať kryštály, ktoré ničia schopnosť elektródy prijímať náboj.
Kladná elektróda tej istej batérie poskytuje dobré výsledky napriek tomu, že má rovnaké zrazeniny síranu olovnatého, čo objasňuje, že problém je v zápornej elektróde batérie. Na prekonanie tohto problému vedci a výrobcovia vyriešili tento problém pridaním uhlíka na zápornú elektródu (katódu) batérie. Pridanie uhlíka zlepšuje akceptáciu nabíjania batérie, čím sa eliminuje čiastočné nabíjanie a starnutie batérie v dôsledku zvyškov síranu olovnatého. Pridaním uhlíka sa batéria začne správať ako „superkondenzátor“, ktorý ponúka svoje vlastnosti pre lepší výkon batérie.
Oloveno-uhlíkové batérie sú dokonalou náhradou pre aplikácie, ktoré zahŕňajú olovené batérie, ako sú časté štart-stop aplikácie a mikro/mild hybridné systémy. Oloveno-uhlíkové batérie môžu byť ťažšie v porovnaní s inými typmi batérií, ale sú nákladovo efektívne, odolné voči extrémnym teplotám a nevyžadujú chladiace mechanizmy, aby fungovali vedľa nich. Na rozdiel od tradičných olovených batérií fungujú tieto oloveno-uhlíkové batérie perfektne medzi 30 a 70 percentami nabíjacej kapacity bez strachu zo sulfátových zrážok. Oloveno-uhlíkové batérie prekonali olovené batérie vo väčšine funkcií, ale trpia poklesom napätia pri vybíjaní ako superkondenzátor.
Stavba preCSPowerOlovená uhlíková batéria s hlbokým cyklom rýchleho nabíjania
Funkcie rýchleho nabíjania olovenej uhlíkovej batérie s hlbokým cyklom
- l Kombinujte vlastnosti olovenej batérie a super kondenzátora
- l Dizajn služby s dlhou životnosťou, vynikajúci PSoC a cyklický výkon
- l Vysoký výkon, rýchle nabíjanie a vybíjanie
- l Unikátny dizajn mriežky a lepenia olova
- l Extrémna teplotná tolerancia
- l Schopný pracovať pri -30°C -60°C
- l Možnosť obnovenia hlbokého vybitia
Výhody olovenej uhlíkovej batérie s hlbokým cyklom rýchleho nabíjania
Každá batéria má svoje určené použitie v závislosti od jej aplikácií a nemožno ju všeobecne označiť ako dobrú alebo zlú.
Oloveno-uhlíková batéria nemusí byť najnovšou technológiou pre batérie, ale ponúka niekoľko skvelých výhod, ktoré ani najnovšie technológie batérií nedokážu ponúknuť. Niektoré z týchto výhod olovených uhlíkových batérií sú uvedené nižšie:
- l Menej sulfatácie v prípade prevádzky v čiastočnom stave nabitia.
- l Nižšie nabíjacie napätie a tým vyššia účinnosť a menšia korózia kladnej platne.
- l A celkovým výsledkom je lepšia životnosť cyklu.
Testy ukázali, že naše olovené uhlíkové batérie vydržia najmenej osemsto 100% cyklov DoD.
Testy pozostávajú z denného vybíjania na 10,8 V s I = 0,2C20, približne dvoch hodín odpočinku vo vybitom stave a potom z opätovného nabíjania s I = 0,2C20.
- l ≥ 1200 cyklov @ 90 % DoD (vybitie na 10,8 V s I = 0,2C₂₀, približne dve hodiny odpočinku vo vybitom stave a potom opätovné nabitie s I = 0,2C₂₀)
- l ≥ 2500 cyklov @ 60 % DoD (vybitie počas troch hodín s I = 0,2C₂₀, ihneď opätovným nabitím pri I = 0,2C₂₀)
- l ≥ 3700 cyklov @ 40 % DoD (vybitie počas dvoch hodín s I = 0,2C₂₀, ihneď opätovným nabitím pri I = 0,2C₂₀)
- l Vplyv tepelného poškodenia je u oloveno-uhlíkových batérií minimálny vďaka ich vlastnostiam nabíjania a vybíjania. Jednotlivé články sú ďaleko od rizika spálenia, výbuchu alebo prehriatia.
- l Oloveno-uhlíkové batérie sa perfektne hodia pre systémy v sieti a mimo nej. Táto kvalita z nich robí dobrú voľbu pre solárne elektrické systémy, pretože ponúkajú vysoký vybíjací prúd
Olovené uhlíkové batérieVSUtesnená olovená batéria, gélové batérie
- l Olovené uhlíkové batérie sú lepšie pri čiastočnom nabití (PSOC). Bežné olovené batérie fungujú najlepšie a vydržia dlhšie, ak dodržiavajú prísny režim „plné nabitie“ – „úplné vybitie“ – úplné nabitie; nereagujú dobre na nabíjanie v akomkoľvek stave medzi plným a prázdnym. Olovené uhlíkové batérie sú šťastnejšie, že fungujú v nejednoznačnejších oblastiach nabíjania.
- l Olovené uhlíkové batérie používajú superkondenzátorové záporné elektródy. Uhlíkové batérie používajú kladnú elektródu štandardného typu olovenej batérie a zápornú elektródu superkondenzátora. Táto elektróda superkondenzátora je kľúčom k dlhej životnosti uhlíkových batérií. Štandardná elektróda oloveného typu podlieha chemickej reakcii v priebehu času od nabíjania a vybíjania. Záporná elektróda superkondenzátora znižuje koróziu na kladnej elektróde, čo vedie k dlhšej životnosti samotnej elektródy, čo vedie k dlhšej výdrži batérií.
- l Olovené uhlíkové batérie majú rýchlejšie nabíjanie/vybíjanie. Štandardné olovené batérie majú rýchlosť nabíjania/vybíjania maximálne 5 – 20 % svojej menovitej kapacity, čo znamená, že batérie môžete nabíjať alebo vybíjať medzi 5 – 20 hodinami bez toho, aby došlo k dlhodobému poškodeniu jednotiek. Carbon Lead má teoretickú neobmedzenú rýchlosť nabíjania/vybíjania.
- l Olovené uhlíkové batérie nevyžadujú žiadnu údržbu. Batérie sú plne utesnené a nevyžadujú žiadnu aktívnu údržbu.
- l Olovené uhlíkové batérie sú cenovo konkurencieschopné s gélovými batériami. Gélové batérie sú stále o niečo lacnejšie na nákup vopred, ale uhlíkové batérie sú len o niečo viac. Súčasný cenový rozdiel medzi gélovými a uhlíkovými batériami je zhruba 10-11%. Berte do úvahy, že uhlík vydrží približne o 30 % dlhšie a môžete vidieť, prečo je to výhodnejšia možnosť.
Čas odoslania: apríl-08-2022
