Novas - Tecnoloxía e vantaxes das baterías de chumbo e carbono de CSPower

Batería de chumbo-carbono CSPower: tecnoloxía e vantaxes

Co progreso da sociedade, os requisitos para o almacenamento de enerxía en baterías en diversas ocasións sociais seguen a aumentar. Nas últimas décadas, moitas tecnoloxías de baterías fixeron grandes progresos, e o desenvolvemento de baterías de chumbo-ácido tamén atopouse con moitas oportunidades e desafíos. Neste contexto, científicos e enxeñeiros traballaron xuntos para engadir carbono ao material activo negativo das baterías de chumbo-ácido, e así naceu a batería de chumbo-carbono, unha versión mellorada das baterías de chumbo-ácido.

As baterías de chumbo-carbono son unha forma avanzada de baterías de chumbo-ácido reguladas por válvulas que empregan un cátodo de carbono e un ánodo de chumbo. O carbono do cátodo de carbono realiza a función dun condensador ou "supercondensador" que permite unha carga e descarga rápidas, xunto cunha vida útil prolongada na fase de carga inicial da batería.

Por que o mercado necesita baterías de chumbo-carbono???

* Modos de fallo das baterías de chumbo-ácido VRLA de placa plana en caso de ciclos intensivos

Os modos de fallo máis comúns son:

– Abrandamento ou desprendimento do material activo. Durante a descarga, o óxido de chumbo (PbO2) da placa positiva transfórmase en sulfato de chumbo (PbSO4) e volve a ser óxido de chumbo durante a carga. Os ciclos frecuentes reducirán a cohesión do material da placa positiva debido ao maior volume de sulfato de chumbo en comparación co óxido de chumbo.

– Corrosión da grella da placa positiva. Esta reacción de corrosión acelérase ao final do proceso de carga debido á presenza, necesaria, de ácido sulfúrico.

– Sulfatación do material activo da placa negativa. Durante a descarga, o chumbo (Pb) da placa negativa tamén se transforma en sulfato de chumbo (PbSO4). Cando se deixan nun estado de carga baixo, os cristais de sulfato de chumbo da placa negativa medran e endurecen, formando unha capa impenetrable que non se pode reconverter en material activo. O resultado é unha diminución da capacidade, ata que a batería se volve inútil.

* Leva tempo recargar unha batería de chumbo-ácido

Idealmente, unha batería de chumbo-ácido debería cargarse a unha velocidade que non exceda os 0,2 °C, e a fase de carga masiva debería ser de oito horas de carga de absorción. Aumentar a corrente de carga e a tensión de carga acurtará o tempo de recarga a expensas dunha menor vida útil debido ao aumento da temperatura e a unha corrosión máis rápida da placa positiva debido á maior tensión de carga.

* Carbono de chumbo: mellor rendemento no estado de carga parcial, máis ciclos, longa vida útil e maior eficiencia de ciclo profundo

Substituír o material activo da placa negativa por un composto de carbono e chumbo reduce potencialmente a sulfatación e mellora a aceptación de carga da placa negativa.

Tecnoloxía de baterías de chumbo-carbono

A maioría das baterías que se usan ofrecen unha carga rápida nunha hora ou máis. Mentres as baterías están en estado de carga, aínda poden ofrecer enerxía de saída, o que as fai operativas mesmo en estado de carga, aumentando o seu consumo. Non obstante, o problema que xurdía coas baterías de chumbo-ácido era que tardaban moi pouco en descargarse e moito tempo en volver cargarse.

A razón pola que as baterías de chumbo-ácido tardaron tanto en recuperar a súa carga orixinal foron os restos de sulfato de chumbo que se precipitaron nos eléctrodos da batería e outros compoñentes internos. Isto requiría unha ecualización intermitente do sulfato dos eléctrodos e outros compoñentes da batería. Esta precipitación de sulfato de chumbo ocorre con cada ciclo de carga e descarga e o exceso de electróns debido á precipitación provoca a produción de hidróxeno, o que resulta na perda de auga. Este problema aumenta co tempo e os restos de sulfato comezan a formar cristais que arruínan a capacidade de aceptación de carga do eléctrodo.

O eléctrodo positivo da mesma batería produce bos resultados a pesar de ter os mesmos precipitados de sulfato de chumbo, o que deixa claro que o problema está dentro do eléctrodo negativo da batería. Para solucionar este problema, científicos e fabricantes resolveron este problema engadindo carbono ao eléctrodo negativo (cátodo) da batería. A adición de carbono mellora a aceptación de carga da batería, eliminando a carga parcial e o envellecemento da batería debido aos restos de sulfato de chumbo. Ao engadir carbono, a batería comeza a comportarse como un "supercondensador" ofrecendo as súas propiedades para un mellor rendemento da batería.

As baterías de chumbo-carbono son un substituto perfecto para aplicacións que implican unha batería de chumbo-ácido, como en aplicacións de arranque e parada frecuentes e sistemas micro/híbridos suaves. As baterías de chumbo-carbono poden ser máis pesadas en comparación con outros tipos de baterías, pero son rendibles, resistentes a temperaturas extremas e non requiren mecanismos de refrixeración para funcionar xunto con elas. Ao contrario das baterías de chumbo-ácido tradicionais, estas baterías de chumbo-carbono funcionan perfectamente entre o 30 e o 70 por cento de capacidade de carga sen medo a precipitacións de sulfato. As baterías de chumbo-carbono superaron ás baterías de chumbo-ácido na maioría das funcións, pero sofren unha caída de tensión na descarga como ocorre cun supercondensador.

Construción paraCSPowerBatería de chumbo-carbono de ciclo profundo de carga rápida

Características da batería de chumbo-carbono de ciclo profundo de carga rápida

l Combina as características dunha batería de chumbo-ácido e dun supercondensador
Deseño de servizo de ciclo de vida longo, excelente PSoC e rendemento cíclico
l Alta potencia, carga e descarga rápidas
l Deseño único de cuadrícula e pegado de chumbo
l Tolerancia a temperaturas extremas
l Capaz de funcionar entre -30 °C e 60 °C
l Capacidade de recuperación de descarga profunda

Vantaxes da batería de chumbo-carbono de ciclo profundo de carga rápida

Cada batería ten o seu uso designado dependendo das súas aplicacións e non se pode cualificar de boa ou mala de xeito xeral.

Unha batería de chumbo-carbono pode non ser a tecnoloxía máis recente para baterías, pero ofrece algunhas grandes vantaxes que nin sequera as tecnoloxías de baterías máis recentes poden ofrecer. Algunhas destas vantaxes das baterías de chumbo-carbono indícanse a continuación:

l Menos sulfatación en caso de funcionamento en estado de carga parcial.
l Menor tensión de carga e, polo tanto, maior eficiencia e menos corrosión da placa positiva.
E o resultado xeral é unha mellora da vida útil.

As probas demostraron que as nosas baterías de chumbo-carbono soportan polo menos oitocentos ciclos de DoD ao 100 %.

As probas consisten nunha descarga diaria a 10,8 V con I = 0,2 C₂₀, con aproximadamente dúas horas de repouso en condición descargada e, a continuación, unha recarga con I = 0,2 C₂₀.

l ≥ 1200 ciclos a 90 % de DoD (descarga a 10,8 V con I = 0,2 C₂₀, con aproximadamente dúas horas de repouso en condición descargada e despois unha recarga con I = 0,2 C₂₀)
l ≥ 2500 ciclos a 60 % de DoD (descarga durante tres horas con I = 0,2C₂₀, inmediatamente por recarga a I = 0,2C₂₀)
l ≥ 3700 ciclos a 40 % de DoD (descarga durante dúas horas con I = 0,2C₂₀, inmediatamente por recarga a I = 0,2C₂₀)
l O efecto do dano térmico é mínimo nas baterías de chumbo-carbono debido ás súas propiedades de carga-descarga. As celas individuais están lonxe dos riscos de queimaduras, explosións ou sobrequecemento.
l As baterías de chumbo-carbono son perfectas para sistemas conectados á rede e illados. Esta calidade convérteas nunha boa opción para os sistemas de electricidade solar porque ofrecen unha alta capacidade de corrente de descarga.

Baterías de chumbo-carbonoVSBatería de chumbo-ácido selada, baterías de xel

l As baterías de chumbo-carbono funcionan mellor en estados de carga parciais (PSOC). As baterías de chumbo ordinarias funcionan mellor e duran máis se seguen un réxime estrito de "carga completa"-"descarga completa"-carga completa; non responden ben a ser cargadas en ningún estado entre cheo e baleiro. As baterías de chumbo-carbono funcionan mellor nas rexións de carga máis ambiguas.
l As baterías de chumbo-carbono usan eléctrodos negativos de supercondensador. As baterías de carbono usan un eléctrodo positivo de batería de tipo chumbo estándar e un eléctrodo negativo de supercondensador. Este eléctrodo de supercondensador é a clave para a lonxevidade das baterías de carbono. Un eléctrodo de tipo chumbo estándar sofre unha reacción química co tempo a partir da carga e descarga. O eléctrodo negativo do supercondensador reduce a corrosión no eléctrodo positivo e iso leva a unha maior vida útil do propio eléctrodo, o que á súa vez leva a baterías máis duradeiras.
As baterías de chumbo-carbono teñen taxas de carga/descarga máis rápidas. As baterías de chumbo estándar teñen entre un 5 e un 20 % como máximo das súas taxas de carga/descarga de capacidade nominal, o que significa que podes cargar ou descargar as baterías entre 5 e 20 horas sen causar danos a longo prazo ás unidades. As baterías de chumbo-carbono teñen unha taxa de carga/descarga teórica ilimitada.
l As baterías de chumbo-carbono non requiren ningún mantemento. As baterías están totalmente seladas e non requiren ningún mantemento activo.
As baterías de chumbo-carbono son competitivas en custo coas baterías de tipo xel. As baterías de xel seguen sendo lixeiramente máis baratas de mercar por adiantado, pero as de carbono só custan un pouco máis. A diferenza de prezo actual entre as baterías de xel e as de carbono é de aproximadamente un 10-11 %. Ten en conta que as de carbono duran aproximadamente un 30 % máis e verás por que é unha opción con mellor relación calidade-prezo.