Технологія та переваги свинцево-вуглецевих акумуляторів CSPower

Свинцево-вугільний акумулятор CSPower – технологія, переваги

З розвитком суспільства, вимоги до акумуляторних накопичувачів енергії в різних соціальних ситуаціях продовжують зростати. За останні кілька десятиліть багато технологій акумуляторів досягли значного прогресу, а розробка свинцево-кислотних акумуляторів також зіткнулася з багатьма можливостями та викликами. У цьому контексті вчені та інженери разом працювали над додаванням вуглецю до негативного активного матеріалу свинцево-кислотних акумуляторів, і так народився свинцево-вуглецевий акумулятор, вдосконалена версія свинцево-кислотних акумуляторів.

Свинцево-вуглецеві акумулятори – це вдосконалена форма свинцево-кислотних акумуляторів з клапанним регулюванням, які використовують катод, виготовлений з вуглецю, та анод, виготовлений зі свинцю. Вуглець на вуглецевому катоді виконує функцію конденсатора або «суперконденсатора», що дозволяє швидко заряджати та розряджати акумулятор, а також подовжує термін його служби на початковому етапі заряджання.

Чому ринку потрібні свинцево-вуглецеві акумулятори???

• * Типи виходу з ладу плоских свинцево-кислотних акумуляторів VRLA у разі інтенсивного циклічного використання

Найпоширенішими режимами відмови є:

– Розм’якшення або відшаровування активного матеріалу. Під час розряду оксид свинцю (PbO2) позитивної пластини перетворюється на сульфат свинцю (PbSO4), а під час заряджання – назад на оксид свинцю. Часте циклічне замикання/заряджання зменшує когезію матеріалу позитивної пластини через більший об’єм сульфату свинцю порівняно з оксидом свинцю.

– Корозія сітки позитивної пластини. Ця реакція корозії прискорюється в кінці процесу заряджання через необхідну присутність сірчаної кислоти.

– Сульфатування активного матеріалу негативної пластини. Під час розряду свинець (Pb) негативної пластини також перетворюється на сульфат свинцю (PbSO4). При низькому заряді кристали сульфату свинцю на негативній пластині ростуть, тверднуть і утворюють непроникний шар, який неможливо реконвертувати в активний матеріал. Результатом є зниження ємності, аж поки акумулятор не стане непридатним для використання.

• * Для перезарядки свинцево-кислотного акумулятора потрібен час

В ідеалі свинцево-кислотний акумулятор слід заряджати зі швидкістю, що не перевищує 0,2C, а фаза основного заряду повинна тривати вісім годин абсорбційного заряду. Збільшення струму заряду та напруги заряду скоротить час перезарядки, але призведе до зменшення терміну служби через підвищення температури та швидшої корозії позитивної пластини через вищу напругу заряду.

• * Свинцево-вуглецеві акумулятори: краща продуктивність при частковому заряді, більше циклів заряджання, тривалий термін служби та вища ефективність глибокого циклу заряджання

Заміна активного матеріалу негативної пластини свинцево-вуглецевим композитом потенційно зменшує сульфатацію та покращує прийняття заряду негативною пластиною.

Технологія свинцево-вуглецевих акумуляторів

Більшість використовуваних акумуляторів пропонують швидку зарядку протягом години або більше. Поки акумулятори перебувають у стані заряду, вони все ще можуть видавати вихідну енергію, що робить їх працездатними навіть у цьому стані, збільшуючи їхнє споживання. Однак проблема, яка виникала у свинцево-кислотних акумуляторах, полягала в тому, що вони розряджалися дуже швидко, а заряджалися дуже довго.

Причиною того, що свинцево-кислотні акумулятори так довго не відновлювали свій початковий заряд, були залишки сульфату свинцю, що осідали на електродах акумулятора та інших внутрішніх компонентах. Це вимагало періодичного вирівнювання сульфату з електродів та інших компонентів акумулятора. Це осадження сульфату свинцю відбувається з кожним циклом заряду та розряду, а надлишок електронів внаслідок осадження призводить до утворення водню, що призводить до втрати води. Ця проблема з часом посилюється, і залишки сульфату починають утворювати кристали, які руйнують здатність електрода приймати заряд.

Позитивний електрод того ж акумулятора дає хороші результати, незважаючи на те, що на ньому випадає той самий осад сульфату свинцю, що чітко вказує на те, що проблема криється в негативному електроді акумулятора. Щоб подолати цю проблему, вчені та виробники вирішили її, додавши вуглець до негативного електрода (катода) акумулятора. Додавання вуглецю покращує сприйняття заряду акумулятором, усуваючи частковий заряд та старіння акумулятора через залишки сульфату свинцю. Додаючи вуглець, акумулятор починає поводитися як «суперконденсатор», пропонуючи свої властивості для кращої продуктивності.

Свинцево-вуглецеві акумулятори є ідеальною заміною для застосувань, що передбачають використання свинцево-кислотних акумуляторів, наприклад, у системах із частим старт-стопом та мікро/м’якими гібридними системами. Свинцево-вуглецеві акумулятори можуть бути важчими порівняно з іншими типами акумуляторів, але вони економічно ефективні, стійкі до екстремальних температур і не потребують механізмів охолодження для роботи разом з ними. На відміну від традиційних свинцево-кислотних акумуляторів, ці свинцево-вуглецеві акумулятори ідеально працюють від 30 до 70 відсотків зарядної ємності, не боячись утворення сульфатних опадів. Свинцево-вуглецеві акумулятори перевершують свинцево-кислотні акумулятори в більшості функцій, але вони страждають від падіння напруги під час розряду, як це відбувається із суперконденсаторами.

Будівництво дляCSPowerШвидка зарядка глибокого циклу свинцево-вуглецевого акумулятора

Функції для швидкої зарядки глибокого циклу свинцево-вуглецевих акумуляторів

• l Поєднує характеристики свинцево-кислотного акумулятора та суперконденсатора
• Конструкція з тривалим життєвим циклом, відмінна продуктивність PSoC та циклічні характеристики
• Висока потужність, швидка зарядка та розрядка
• Унікальний дизайн сітки та свинцевої обклейки
• l Екстремальна стійкість до температур
• l Здатний працювати при температурі -30°C -60°C
• Можливість відновлення після глибокого розряду

Переваги швидкої зарядки глибокого циклу свинцево-вуглецевих акумуляторів

Кожен акумулятор має своє призначення залежно від його застосування, і його не можна загалом назвати хорошим чи поганим.

Свинцево-вуглецевий акумулятор може бути не найновішою технологією для акумуляторів, але він пропонує деякі чудові переваги, яких не можуть запропонувати навіть сучасні технології акумуляторів. Деякі з цих переваг свинцево-вуглецевих акумуляторів наведено нижче:

• Менше сульфатації у разі роботи з частковим зарядом.
• Нижча напруга заряду, а отже, вища ефективність і менша корозія позитивної пластини.
• l А загальним результатом є покращений термін служби.

Випробування показали, що наші свинцево-вугільні акумулятори витримують щонайменше вісімсот 100% циклів DoD.

Випробування складаються з щоденного розряду до 10,8 В з I = 0,2C₂₀, приблизно двогодинного спокою в розрядженому стані, а потім перезарядки з I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 циклів при 90% глибині розряду (розряд до 10,8 В з I = 0,2C₂₀, приблизно двогодинний спокій у розрядженому стані, а потім перезаряд з I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 циклів при 60% DoD (розрядка протягом трьох годин при I = 0,2C₂₀, негайна перезарядка при I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 циклів при 40% DoD (розрядка протягом двох годин при I = 0,2C₂₀, негайна перезарядка при I = 0,2C₂₀)
• Тепловий вплив мінімальний у свинцево-вугільних акумуляторах завдяки їхнім властивостям заряду-розряду. Окремі елементи захищені від ризику горіння, вибуху або перегріву.
• Свинцево-вуглецеві акумулятори ідеально підходять як для мережевих, так і для автономних систем. Ця якість робить їх гарним вибором для сонячних електричних систем, оскільки вони забезпечують високий струм розряду.

Свинцево-вуглецеві акумуляториVSГерметичний свинцево-кислотний акумулятор, гелеві акумулятори

• Свинцево-вугільні акумулятори краще перебувають у стані часткового заряду (PSOC). Звичайні свинцево-вугільні акумулятори працюють найкраще та довше, якщо вони дотримуються суворого режиму «повний заряд»-«повний розряд»-повний заряд»; вони погано реагують на заряджання в будь-якому стані між повним та розрядженим. Свинцево-вугільні акумулятори краще працюють у більш неоднозначних діапазонах зарядки.
• Свинцево-вугільні акумулятори використовують негативні електроди суперконденсатора. Вуглецеві акумулятори використовують стандартний позитивний електрод свинцевого типу акумулятора та негативний електрод суперконденсатора. Цей електрод суперконденсатора є ключем до довговічності вугільних акумуляторів. Стандартний свинцевий електрод з часом зазнає хімічної реакції під час заряджання та розряджання. Негативний електрод суперконденсатора зменшує корозію позитивного електрода, що призводить до збільшення терміну служби самого електрода, що, у свою чергу, призводить до більш тривалого терміну служби акумуляторів.
• Свинцево-вугільні акумулятори мають швидшу швидкість заряджання/розряджання. Стандартні свинцево-вугільні акумулятори мають максимальну швидкість заряджання/розряджання від 5 до 20% від їх номінальної ємності, що означає, що ви можете заряджати або розряджати акумулятори від 5 до 20 годин, не завдаючи довгострокових пошкоджень пристроям. Вугільно-свинцеві акумулятори мають теоретично необмежену швидкість заряджання/розряджання.
• Свинцево-вугільні акумулятори не потребують жодного обслуговування. Акумулятори повністю герметичні та не потребують жодного активного обслуговування.
• Свинцево-вугільні акумулятори є конкурентоспроможними за вартістю порівняно з гелевими акумуляторами. Гелеві акумулятори все ще трохи дешевші для покупки одразу, але вугільні акумулятори лише трохи дорожчі. Поточна різниця в ціні між гелевими та вугільними акумуляторами становить приблизно 10-11%. Врахуйте, що вугільні акумулятори служать приблизно на 30% довше, і ви зрозумієте, чому це кращий варіант за співвідношенням ціни та якості.