Novinky - Technologie a výhody baterií CSPower s olovem a uhlíkem

Olověné uhlíkové baterie CSPower – technologie, výhody

S pokrokem společnosti se neustále zvyšují požadavky na ukládání energie v bateriích v různých společenských situacích. V posledních několika desetiletích dosáhlo mnoho bateriových technologií velkého pokroku a vývoj olověných baterií se setkal s mnoha příležitostmi a výzvami. V této souvislosti vědci a inženýři společně pracovali na přidání uhlíku do negativního aktivního materiálu olověných baterií a zrodila se olověno-uhlíková baterie, vylepšená verze olověných baterií.

Olověné uhlíkové baterie jsou pokročilou formou ventilem regulovaných olověných baterií, které využívají katodu z uhlíku a anodu z olova. Uhlík na uhlíkové katodě plní funkci kondenzátoru neboli „superkondenzátoru“, který umožňuje rychlé nabíjení a vybíjení a zároveň prodlužuje životnost baterie v počáteční fázi nabíjení.

Proč trh potřebuje olovnaté uhlíkové baterie???

* Způsoby selhání plochých olověných VRLA baterií v případě intenzivního cyklování

Nejčastějšími poruchovými režimy jsou:

– Změknutí nebo odlupování aktivního materiálu. Během vybíjení se oxid olovnatý (PbO2) kladné desky transformuje na síran olovnatý (PbSO4) a během nabíjení zpět na oxid olovnatý. Časté cyklování snižuje soudržnost materiálu kladné desky kvůli vyššímu objemu síranu olovnatého ve srovnání s oxidem olovnatým.

– Koroze mřížky kladné desky. Tato korozní reakce se na konci procesu nabíjení urychluje v důsledku nezbytné přítomnosti kyseliny sírové.

– Sulfatace aktivního materiálu záporné desky. Během vybíjení se olovo (Pb) záporné desky také transformuje na síran olovnatý (PbSO4). Pokud je baterie ponechána v nízkém stavu nabití, krystaly síranu olovnatého na záporné desce rostou, tvrdnou a tvoří neproniknutelnou vrstvu, kterou nelze znovu přeměnit na aktivní materiál. Výsledkem je klesající kapacita, až se baterie stane nepoužitelnou.

* Nabití olověné baterie nějakou dobu trvá

V ideálním případě by se olověný akumulátor neměl nabíjet rychlostí nepřesahující 0,2 °C a fáze hromadného nabíjení by měla trvat osm hodin absorpčního nabíjení. Zvýšení nabíjecího proudu a nabíjecího napětí zkrátí dobu nabíjení na úkor snížené životnosti v důsledku zvýšení teploty a rychlejší koroze kladného elektrody v důsledku vyššího nabíjecího napětí.

* Olověné uhlíkové baterie: lepší výkon při částečném nabití, více cyklů, dlouhá životnost a vyšší účinnost hlubokého cyklu

Nahrazení aktivního materiálu záporné desky kompozitem olova a uhlíku potenciálně snižuje sulfataci a zlepšuje přijetí náboje zápornou deskou.

Technologie olovnatých uhlíkových baterií

Většina používaných baterií nabízí rychlé nabíjení během hodiny nebo i déle. I když jsou baterie nabité, stále dokáží dodávat energii, což je činí funkčními i v tomto stavu, což zvyšuje jejich spotřebu. Problém, který se však objevil u olověných baterií, byl, že vybíjení trvalo velmi krátkou dobu a opětovné nabití velmi dlouhou dobu.

Důvodem, proč olověné akumulátory trvaly tak dlouho, než se znovu nabily, byly zbytky síranu olovnatého, které se vysrážely na elektrodách baterie a dalších vnitřních součástech. To vyžadovalo přerušované vyrovnávání síranu z elektrod a dalších součástí baterie. K tomuto vysrážení síranu olovnatého dochází při každém cyklu nabíjení a vybíjení a přebytek elektronů v důsledku vysrážení způsobuje tvorbu vodíku, což má za následek ztrátu vody. Tento problém se časem zhoršuje a zbytky síranu začínají tvořit krystaly, které ničí schopnost elektrody přijímat náboj.

Kladná elektroda stejné baterie dosahuje dobrých výsledků, a to i přes stejné sraženiny síranu olovnatého, což jasně ukazuje, že problém je v záporné elektrodě baterie. Aby se tento problém překonal, vědci a výrobci jej vyřešili přidáním uhlíku k záporné elektrodě (katodě) baterie. Přidání uhlíku zlepšuje akceptaci nabíjení baterií, čímž eliminuje částečné nabíjení a stárnutí baterie v důsledku zbytků síranu olovnatého. Přidáním uhlíku se baterie začne chovat jako „superkondenzátor“, který nabízí své vlastnosti pro lepší výkon baterie.

Olověné uhlíkové baterie jsou perfektní náhradou pro aplikace, které vyžadují olověné baterie, jako jsou aplikace s častým start-stop systémem a mikro/mídké hybridní systémy. Olověné uhlíkové baterie mohou být ve srovnání s jinými typy baterií těžší, ale jsou cenově dostupné, odolné vůči extrémním teplotám a nevyžadují pro svou funkci chladicí mechanismy. Na rozdíl od tradičních olověných uhlíkových baterií tyto olověné uhlíkové baterie fungují perfektně mezi 30 a 70 procenty nabíjecí kapacity bez obav ze srážení síranů. Olověné uhlíkové baterie ve většině funkcí překonaly olověné baterie, ale při vybíjení trpí poklesem napětí, stejně jako superkondenzátor.

Konstrukce proCSPowerRychlé nabíjení s hlubokým cyklem olovnato-uhlíkové baterie

Vlastnosti pro rychlé nabíjení s hlubokým cyklem olovnatých baterií s rychlým nabíjením

l Kombinují vlastnosti olověné baterie a superkondenzátoru
Návrh s dlouhou životností, vynikající PSoC a cyklický výkon
Vysoký výkon, rychlé nabíjení a vybíjení
Unikátní design mřížky a lepení olova
Extrémní teplotní tolerance
l Provozní teplota -30 °C -60 °C
Schopnost zotavení po hlubokém vybití

Výhody rychlého nabíjení s hlubokým cyklem olovnatých baterií s rychlým nabíjením

Každá baterie má své určené použití v závislosti na jejím použití a nelze ji obecně označit za dobrou nebo špatnou.

Olověno-uhlíková baterie sice nemusí být nejmodernější technologií baterií, ale nabízí některé skvělé výhody, které ani současné technologie baterií nenabídnou. Některé z těchto výhod olověno-uhlíkových baterií jsou uvedeny níže:

Menší sulfatace v případě provozu s částečným nabitím.
Nižší nabíjecí napětí a tím vyšší účinnost a menší koroze kladné desky.
A celkovým výsledkem je prodloužená životnost.

Testy ukázaly, že naše olověné uhlíkové baterie vydrží nejméně osm set 100% cyklů DoD.

Testy se skládají z denního vybíjení na 10,8 V s I = 0,2C₂₀, přibližně dvouhodinového klidu ve vybitém stavu a poté nabití s I = 0,2C₂₀.

l ≥ 1200 cyklů při 90% DoD (vybití na 10,8 V s I = 0,2C₂₀, přibližně dvouhodinový klid ve vybitém stavu a následné nabití s I = 0,2C₂₀)
l ≥ 2500 cyklů při 60% DoD (vybíjení během tří hodin při I = 0,2C₂₀, okamžité dobití při I = 0,2C₂₀)
l ≥ 3700 cyklů při 40% DoD (vybíjení během dvou hodin při I = 0,2C₂₀, okamžité dobití při I = 0,2C₂₀)
Tepelné poškození je u olověných baterií minimální díky jejich vlastnostem nabíjení a vybíjení. Jednotlivé články jsou chráněny před rizikem spálení, exploze nebo přehřátí.
Olověné uhlíkové baterie se perfektně hodí pro systémy on-grid i off-grid. Tato vlastnost z nich dělá dobrou volbu pro solární elektrárny, protože nabízejí vysokou vybíjecí proudovou kapacitu.

Olověné uhlíkové baterieVSUzavřené olověné baterie, gelové baterie

Olověné uhlíkové baterie lépe zvládají částečný stav nabití (PSOC). Běžné olověné baterie fungují nejlépe a vydrží déle, pokud dodržují striktní režim „plné nabití“ – „plné vybití“ – plné nabití; nereagují dobře na nabíjení v jakémkoli stavu mezi plným a vybitým stavem. Olověné uhlíkové baterie lépe fungují v méně spolehlivých oblastech nabíjení.
Olověné uhlíkové baterie používají záporné elektrody superkondenzátoru. Uhlíkové baterie používají standardní kladnou elektrodu olověné baterie a zápornou elektrodu superkondenzátoru. Tato elektroda superkondenzátoru je klíčem k dlouhé životnosti uhlíkových baterií. Standardní olověná elektroda prochází v průběhu času chemickou reakcí při nabíjení a vybíjení. Záporná elektroda superkondenzátoru snižuje korozi na kladné elektrodě, což vede k delší životnosti samotné elektrody, což následně vede k delší životnosti baterií.
Olověné uhlíkové baterie mají rychlejší nabíjení/vybíjení. Standardní olověné baterie mají maximální rychlost nabíjení/vybíjení 5–20 % své jmenovité kapacity, což znamená, že je můžete nabíjet a vybíjet 5–20 hodin, aniž by došlo k dlouhodobému poškození zařízení. Olověné uhlíkové baterie mají teoreticky neomezenou rychlost nabíjení/vybíjení.
Olověné uhlíkové baterie nevyžadují žádnou údržbu. Baterie jsou plně uzavřené a nevyžadují žádnou aktivní údržbu.
Olověné uhlíkové baterie jsou cenově konkurenceschopné ve srovnání s gelovými bateriemi. Gelové baterie jsou stále o něco levnější na pořízení, ale uhlíkové baterie jsou jen o něco dražší. Současný cenový rozdíl mezi gelovými a uhlíkovými bateriemi je zhruba 10–11 %. Vezměte v úvahu, že uhlíkové baterie vydrží přibližně o 30 % déle, a uvidíte, proč je to lepší volba za peníze.