فناوری و مزایای باتری کربنی سربی CSPower

باتری سرب کربنی CSPower - فناوری، مزایا

با پیشرفت جامعه، الزامات ذخیره‌سازی انرژی باتری در مناسبت‌های مختلف اجتماعی همچنان رو به افزایش است. در چند دهه گذشته، بسیاری از فناوری‌های باتری پیشرفت زیادی داشته‌اند و توسعه باتری‌های سرب-اسید نیز با فرصت‌ها و چالش‌های بسیاری روبرو شده است. در این زمینه، دانشمندان و مهندسان با هم همکاری کردند تا کربن را به ماده فعال منفی باتری‌های سرب-اسید اضافه کنند و باتری سرب-کربن، نسخه ارتقا یافته باتری‌های سرب-اسید، متولد شد.

باتری‌های سرب-کربن نوع پیشرفته‌ای از باتری‌های سرب-اسید با تنظیم دریچه‌ای هستند که از یک کاتد ساخته شده از کربن و یک آند ساخته شده از سرب استفاده می‌کنند. کربن روی کاتد ساخته شده از کربن، عملکرد یک خازن یا یک «ابرخازن» را انجام می‌دهد که امکان شارژ و دشارژ سریع را همراه با افزایش طول عمر در مرحله اولیه شارژ باتری فراهم می‌کند.

چرا بازار به باتری سرب-کربن نیاز دارد؟؟؟؟

• * حالت‌های خرابی باتری‌های سرب-اسید VRLA صفحه تخت در صورت چرخه‌های فشرده

رایج‌ترین حالت‌های خرابی عبارتند از:

– نرم شدن یا ریزش ماده فعال. در طول دشارژ، اکسید سرب (PbO2) صفحه مثبت به سولفات سرب (PbSO4) تبدیل می‌شود و در طول شارژ دوباره به اکسید سرب تبدیل می‌شود. چرخه‌های مکرر به دلیل حجم بیشتر سولفات سرب در مقایسه با اکسید سرب، چسبندگی ماده صفحه مثبت را کاهش می‌دهد.

– خوردگی شبکه صفحه مثبت. این واکنش خوردگی در پایان فرآیند شارژ به دلیل وجود ضروری اسید سولفوریک تسریع می‌شود.

– سولفاته شدن ماده فعال صفحه منفی. در طول دشارژ، سرب (Pb) صفحه منفی نیز به سولفات سرب (PbSO4) تبدیل می‌شود. هنگامی که در حالت شارژ پایین قرار می‌گیرد، کریستال‌های سولفات سرب روی صفحه منفی رشد کرده و سخت می‌شوند و لایه‌ای نفوذناپذیر تشکیل می‌دهند که نمی‌تواند دوباره به ماده فعال تبدیل شود. نتیجه کاهش ظرفیت است، تا زمانی که باتری بی‌فایده شود.

• * شارژ مجدد باتری اسید سربی زمان می‌برد

در حالت ایده‌آل، یک باتری سرب اسیدی باید با سرعتی بیش از 0.2 درجه سانتیگراد شارژ نشود و مرحله شارژ انبوه باید هشت ساعت شارژ جذبی باشد. افزایش جریان شارژ و ولتاژ شارژ، زمان شارژ مجدد را به قیمت کاهش عمر مفید به دلیل افزایش دما و خوردگی سریع‌تر صفحه مثبت به دلیل ولتاژ شارژ بالاتر، کوتاه می‌کند.

• * کربن سربی: عملکرد بهتر در حالت شارژ جزئی، چرخه‌های بیشتر، عمر طولانی‌تر و چرخه عمیق با راندمان بالاتر

جایگزینی ماده فعال صفحه منفی با کامپوزیت کربن سربی به طور بالقوه سولفاتاسیون را کاهش داده و پذیرش بار صفحه منفی را بهبود می‌بخشد.

فناوری باتری سرب-کربن

بیشتر باتری‌های مورد استفاده، شارژ سریع را در عرض یک ساعت یا بیشتر ارائه می‌دهند. در حالی که باتری‌ها در حالت شارژ هستند، هنوز می‌توانند انرژی خروجی ارائه دهند که باعث می‌شود حتی در حالت شارژ نیز قابل استفاده باشند و استفاده از آنها را افزایش می‌دهد. با این حال، مشکلی که در باتری‌های سرب-اسیدی وجود داشت این بود که زمان بسیار کمی برای تخلیه و زمان بسیار زیادی برای شارژ مجدد آنها لازم بود.

دلیل اینکه باتری‌های سرب-اسیدی مدت زیادی طول می‌کشید تا شارژ اولیه خود را به دست آورند، بقایای سولفات سرب بود که روی الکترودهای باتری و سایر اجزای داخلی رسوب می‌کردند. این امر مستلزم متعادل‌سازی متناوب سولفات از الکترودها و سایر اجزای باتری بود. این رسوب سولفات سرب با هر چرخه شارژ و دشارژ اتفاق می‌افتد و الکترون‌های اضافی ناشی از رسوب باعث تولید هیدروژن و در نتیجه از دست دادن آب می‌شود. این مشکل با گذشت زمان افزایش می‌یابد و بقایای سولفات شروع به تشکیل کریستال‌هایی می‌کنند که قابلیت پذیرش بار الکترود را از بین می‌برند.

الکترود مثبت همان باتری با وجود داشتن همان رسوبات سولفات سرب، نتایج خوبی تولید می‌کند که نشان می‌دهد مشکل در الکترود منفی باتری است. برای غلبه بر این مشکل، دانشمندان و تولیدکنندگان با افزودن کربن به الکترود منفی (کاتد) باتری، این مشکل را حل کرده‌اند. افزودن کربن، پذیرش شارژ باتری را بهبود می‌بخشد و شارژ جزئی و فرسودگی باتری به دلیل بقایای سولفات سرب را از بین می‌برد. با افزودن کربن، باتری به عنوان یک «ابرخازن» رفتار می‌کند و خواص خود را برای عملکرد بهتر باتری ارائه می‌دهد.

باتری‌های سرب-کربن جایگزین مناسبی برای کاربردهایی هستند که شامل باتری سرب-اسید هستند، مانند کاربردهای مکرر استارت-استاپ و سیستم‌های میکرو/هیبرید ملایم. باتری‌های سرب-کربن در مقایسه با سایر انواع باتری‌ها می‌توانند سنگین‌تر باشند، اما مقرون به صرفه، مقاوم در برابر دماهای شدید هستند و برای کار در کنار آنها نیازی به مکانیسم‌های خنک‌کننده نیست. برخلاف باتری‌های سرب-اسید سنتی، این باتری‌های سرب-کربن بین 30 تا 70 درصد ظرفیت شارژ بدون ترس از رسوب سولفات به طور کامل کار می‌کنند. باتری‌های سرب-کربن در بیشتر عملکردها از باتری‌های سرب-اسید بهتر عمل کرده‌اند، اما مانند یک ابرخازن، دچار افت ولتاژ در هنگام تخلیه می‌شوند.

ساخت و ساز برایسی‌اس‌پاورباتری کربنی سربی با چرخه عمیق شارژ سریع

ویژگی‌های باتری سرب کربنی با چرخه عمیق شارژ سریع

• ل ویژگی های باتری اسید سرب و خازن فوق العاده را ترکیب کنید
• طراحی سرویس چرخه عمر طولانی، PSoC عالی و عملکرد چرخه‌ای
• l قدرت بالا، شارژ و دشارژ سریع
• l طراحی منحصر به فرد شبکه و چسباندن سرب
• تحمل دمای شدید
• قادر به کار در دمای -30 درجه سانتیگراد -60 درجه سانتیگراد
• قابلیت بازیابی تخلیه عمیق

مزایای باتری سرب کربنی با چرخه عمیق شارژ سریع

هر باتری بسته به کاربردش، کاربرد مشخصی دارد و نمی‌توان آن را به طور کلی خوب یا بد نامید.

باتری سرب-کربن ممکن است جدیدترین فناوری برای باتری‌ها نباشد، اما مزایای بزرگی را ارائه می‌دهد که حتی فناوری‌های باتری جدید نیز نمی‌توانند ارائه دهند. برخی از این مزایای باتری‌های سرب-کربن در زیر آورده شده است:

• l سولفاته شدن کمتر در صورت عملکرد جزئی در حالت شارژ.
• ولتاژ شارژ پایین‌تر و در نتیجه راندمان بالاتر و خوردگی کمتر صفحه مثبت.
• و نتیجه کلی، بهبود چرخه عمر است.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که باتری‌های سرب-کربن ما حداقل هشتصد چرخه ۱۰۰٪ وزارت دفاع را تحمل می‌کنند.

این آزمایش‌ها شامل دشارژ روزانه تا ۱۰.۸ ولت با I = 0.2C₂₀، تقریباً دو ساعت استراحت در حالت دشارژ و سپس شارژ مجدد با I = 0.2C₂₀ است.

• l ≥ ۱۲۰۰ سیکل در ۹۰٪ DoD (تخلیه تا ۱۰.۸ ولت با I = ۰.۲C₂₀، تقریباً دو ساعت استراحت در حالت دشارژ، و سپس شارژ مجدد با I = ۰.۲C₂₀)
• l ≥ ۲۵۰۰ سیکل @ ۶۰٪ DoD (تخلیه در طول سه ساعت با I = 0.2C₂₀، بلافاصله با شارژ مجدد در I = 0.2C₂₀)
• l ≥ ۳۷۰۰ سیکل @ ۴۰٪ DoD (تخلیه در طول دو ساعت با I = 0.2C₂₀، بلافاصله با شارژ مجدد در I = 0.2C₂₀)
• l به دلیل خاصیت شارژ-دشارژ باتری‌های سرب-کربن، آسیب حرارتی در آنها بسیار کم است. سلول‌های منفرد از خطرات سوختن، انفجار یا گرمای بیش از حد به دور هستند.
• باتری‌های سرب-کربن برای سیستم‌های متصل به شبکه و خارج از شبکه کاملاً مناسب هستند. این کیفیت آنها را به انتخابی مناسب برای سیستم‌های برق خورشیدی تبدیل می‌کند زیرا توانایی جریان تخلیه بالایی را ارائه می‌دهند.

باتری‌های سرب کربنیVSباتری اسید سرب مهر و موم شده، باتری های ژل

• باتری‌های سرب-کربن در حالت‌های شارژ جزئی (PSOC) بهتر عمل می‌کنند. باتری‌های سربی معمولی اگر از یک رژیم دقیق «شارژ کامل» - «تخلیه کامل» - «شارژ کامل» پیروی کنند، بهترین عملکرد را دارند و دوام بیشتری دارند. آن‌ها به شارژ شدن در هر حالتی بین پر و خالی واکنش خوبی نشان نمی‌دهند. باتری‌های سرب-کربن در مناطق شارژ مبهم‌تر، عملکرد بهتری دارند.
• باتری‌های سرب-کربن از الکترودهای منفی ابرخازن استفاده می‌کنند. باتری‌های کربنی از یک الکترود مثبت باتری سربی استاندارد و یک الکترود منفی ابرخازن استفاده می‌کنند. این الکترود ابرخازن کلید طول عمر باتری‌های کربنی است. یک الکترود سربی استاندارد به مرور زمان در اثر شارژ و دشارژ، دچار واکنش شیمیایی می‌شود. الکترود منفی ابرخازن، خوردگی روی الکترود مثبت را کاهش می‌دهد و این منجر به عمر طولانی‌تر خود الکترود می‌شود که در نتیجه منجر به باتری‌های بادوام‌تر می‌شود.
• باتری‌های سرب-کربن سرعت شارژ/دشارژ سریع‌تری دارند. باتری‌های سربی استاندارد حداکثر ۵ تا ۲۰ درصد ظرفیت نامی خود، نرخ شارژ/دشارژ دارند، به این معنی که می‌توانید باتری‌ها را بین ۵ تا ۲۰ ساعت شارژ یا دشارژ کنید، بدون اینکه آسیب بلندمدتی به واحدها وارد شود. باتری‌های کربن-کربن از نظر تئوری نرخ شارژ/دشارژ نامحدودی دارند.
• باتری‌های سرب-کربن به هیچ گونه تعمیر و نگهداری نیاز ندارند. باتری‌ها کاملاً آب‌بندی شده‌اند و نیازی به هیچ گونه تعمیر و نگهداری فعالی ندارند.
• باتری‌های سرب-کربن از نظر قیمت با باتری‌های ژلی رقابت می‌کنند. باتری‌های ژلی هنوز هم کمی ارزان‌تر هستند، اما باتری‌های کربنی فقط کمی گران‌ترند. اختلاف قیمت فعلی بین باتری‌های ژلی و کربنی تقریباً 10 تا 11 درصد است. در نظر داشته باشید که باتری‌های کربنی تقریباً 30 درصد بیشتر دوام می‌آورند و می‌توانید ببینید که چرا گزینه‌ی مقرون به صرفه‌تری است.