Novità - Tecnologia e vantaggi delle batterie al piombo e carbonio CSPower

CSPower Batteria Piombo Carbone – Tecnologia, Vantaggi

Con il progresso della società, le esigenze di stoccaggio dell’energia delle batterie in varie occasioni sociali continuano ad aumentare. Negli ultimi decenni, molte tecnologie delle batterie hanno fatto grandi progressi e anche lo sviluppo delle batterie al piombo ha incontrato molte opportunità e sfide. In questo contesto, scienziati e ingegneri hanno lavorato insieme per aggiungere carbonio al materiale attivo negativo delle batterie al piombo-acido, e così è nata la batteria al piombo-carbone, una versione aggiornata delle batterie al piombo-acido.

Le batterie al piombo-carbone sono una forma avanzata di batterie al piombo-acido regolate da valvola che utilizzano un catodo costituito da carbonio e un anodo costituito da piombo. Il carbonio sul catodo realizzato in carbonio svolge la funzione di un condensatore o "supercondensatore" che consente una rapida carica e scarica insieme a una durata prolungata nella fase di carica iniziale della batteria.

Perché il mercato ha bisogno di batterie al piombo-carbone???

* Modalità di guasto delle batterie al piombo VRLA a piastra piatta in caso di cicli intensivi

Le modalità di guasto più comuni sono:

– Ammorbidimento o distacco del materiale attivo. Durante la scarica l'ossido di piombo (PbO2) della piastra positiva viene trasformato in solfato di piombo (PbSO4) e nuovamente in ossido di piombo durante la carica. I cicli frequenti ridurranno la coesione del materiale della piastra positiva a causa del volume maggiore di solfato di piombo rispetto all'ossido di piombo.

– Corrosione della griglia della piastra positiva. Questa reazione di corrosione accelera alla fine del processo di carica a causa della, necessaria, presenza di acido solforico.

– Solfatazione del materiale attivo della piastra negativa. Durante la scarica anche il piombo (Pb) della piastra negativa si trasforma in solfato di piombo (PbSO4). Se lasciati in un basso stato di carica, i cristalli di solfato di piombo sulla piastra negativa crescono, si induriscono e formano uno strato impenetrabile che non può essere riconvertito in materiale attivo. Il risultato è una diminuzione della capacità, fino a quando la batteria diventa inutilizzabile.

* Ci vuole tempo per ricaricare una batteria al piombo

Idealmente, una batteria al piombo dovrebbe essere caricata a una velocità non superiore a 0,2°C e la fase di carica principale dovrebbe durare otto ore di carica di assorbimento. L'aumento della corrente e della tensione di carica ridurrà il tempo di ricarica a scapito di una durata di servizio ridotta a causa dell'aumento della temperatura e di una corrosione più rapida della piastra positiva a causa della tensione di carica più elevata.

* Piombo carbonio: migliori prestazioni dello stato di carica parziale, più cicli di lunga durata e ciclo profondo con efficienza più elevata

La sostituzione del materiale attivo della piastra negativa con un composito di piombo e carbonio riduce potenzialmente la solfatazione e migliora l'accettazione della carica della piastra negativa.

Tecnologia delle batterie al piombo-carbone

La maggior parte delle batterie utilizzate offre una ricarica rapida entro un'ora o più. Mentre le batterie sono in stato di carica, possono comunque offrire energia in uscita che le rende operative anche in stato di carica aumentandone l'utilizzo. Tuttavia, il problema che si presentava con le batterie al piombo era che impiegavano un tempo molto breve per scaricarsi e molto tempo per ricaricarsi nuovamente.

Il motivo per cui le batterie al piombo impiegavano così tanto tempo per recuperare la ricarica originale erano i residui di solfato di piombo che venivano fatti precipitare sugli elettrodi della batteria e su altri componenti interni. Ciò ha richiesto un'equalizzazione intermittente del solfato proveniente dagli elettrodi e da altri componenti della batteria. Questa precipitazione del solfato di piombo avviene ad ogni ciclo di carica e scarica e l'eccesso di elettroni dovuto alla precipitazione provoca la produzione di idrogeno con conseguente perdita di acqua. Questo problema aumenta nel tempo e i residui di solfato iniziano a formare cristalli che rovinano la capacità di accettazione della carica dell'elettrodo.

L'elettrodo positivo della stessa batteria produce buoni risultati nonostante abbia gli stessi precipitati di solfato di piombo, il che rende chiaro che il problema è all'interno dell'elettrodo negativo della batteria. Per superare questo problema, scienziati e produttori hanno risolto il problema aggiungendo carbonio all'elettrodo negativo (catodo) della batteria. L'aggiunta di carbonio migliora l'accettazione della carica della batteria eliminando la carica parziale e l'invecchiamento della batteria dovuto ai residui di solfato di piombo. Aggiungendo carbonio, la batteria inizia a comportarsi come un "supercondensatore" offrendo le sue proprietà per migliorare le prestazioni della batteria.

Le batterie al piombo-carbone rappresentano un sostituto perfetto per le applicazioni che coinvolgono una batteria al piombo-acido come nelle applicazioni start-stop frequenti e nei sistemi ibridi micro/mild. Le batterie al piombo-carbone possono essere più pesanti rispetto ad altri tipi di batterie ma sono economiche, resistenti a temperature estreme e non richiedono meccanismi di raffreddamento per funzionare insieme a loro. A differenza delle tradizionali batterie al piombo-acido, queste batterie al piombo-carbone funzionano perfettamente tra il 30 e il 70% della capacità di carica senza il timore di precipitazioni di solfato. Le batterie al piombo-carbone hanno sovraperformato le batterie al piombo-acido nella maggior parte delle funzioni, ma subiscono una caduta di tensione durante la scarica come fa un supercondensatore.

Costruzione perCSPowerBatteria al piombo-carbonio a carica profonda con ricarica rapida

Caratteristiche della batteria al piombo-carbonio a ciclo profondo con ricarica rapida

l Combina le caratteristiche della batteria al piombo e del super condensatore
l Progettazione del servizio con ciclo di vita lungo, PSoC eccellente e prestazioni cicliche
l Alta potenza, carica e scarica rapida
l Design unico della griglia e dell'incollaggio del piombo
l Tolleranza estrema alla temperatura
l In grado di funzionare a -30°C -60°C
l Capacità di recupero di scariche profonde

Vantaggi della batteria al piombo-carbonio a carica profonda a ciclo profondo

Ogni batteria ha la sua destinazione d'uso a seconda delle sue applicazioni e non può essere definita buona o cattiva in generale.

Una batteria al piombo-carbone potrebbe non essere la tecnologia più recente per le batterie, ma offre alcuni grandi vantaggi che nemmeno le recenti tecnologie delle batterie possono offrire. Alcuni di questi vantaggi delle batterie al piombo-carbone sono riportati di seguito:

l Minore solfatazione in caso di funzionamento a stato di carica parziale.
l Minore tensione di carica e quindi maggiore efficienza e minore corrosione della piastra positiva.
l Il risultato complessivo è un miglioramento della durata del ciclo.

I test hanno dimostrato che le nostre batterie al piombo-carbone resistono ad almeno ottocento cicli DoD al 100%.

I test consistono in una scarica giornaliera a 10,8V con I = 0,2C₂₀, un riposo di circa due ore in condizioni scariche, e poi una ricarica con I = 0,2C₂₀.

l ≥ 1200 cicli @ 90% DoD (scarica a 10,8 V con I = 0,2C₂₀, circa due ore di riposo in condizioni scariche, quindi ricarica con I = 0,2C₂₀)
l ≥ 2500 cicli @ 60% DoD (scarica durante tre ore con I = 0,2C₂₀, immediatamente tramite ricarica a I = 0,2C₂₀)
l ≥ 3700 cicli @ 40% DoD (scarica durante due ore con I = 0,2C₂₀, immediatamente tramite ricarica a I = 0,2C₂₀)
l L'effetto del danno termico è minimo nelle batterie al piombo-carbone a causa delle loro proprietà di carica-scarica. Le singole celle sono lontane dai rischi di combustione, esplosione o surriscaldamento.
l Le batterie al piombo-carbone sono un abbinamento perfetto per i sistemi on-grid e off-grid. Questa qualità li rende una buona scelta per i sistemi di elettricità solare perché offrono un'elevata capacità di corrente di scarica

Batterie al piombo-carboneVSBatteria al piombo sigillata, batterie al gel

l Le batterie al piombo-carbone mantengono meglio gli stati di carica parziali (PSOC). Le normali batterie al piombo funzionano meglio e durano più a lungo se seguono un rigoroso regime di "carica completa"-"scarica completa"-carica completa"; non rispondono bene alla carica in qualsiasi stato compreso tra pieno e vuoto. Le batterie al piombo-carbone funzionano meglio nelle regioni di ricarica più ambigue.
l Le batterie al piombo-carbone utilizzano elettrodi negativi del supercondensatore. Le batterie al carbonio utilizzano un elettrodo positivo standard per batterie al piombo e un elettrodo negativo a supercondensatore. Questo elettrodo supercondensatore è la chiave per la longevità delle batterie al carbonio. Un elettrodo standard di tipo al piombo subisce nel tempo una reazione chimica di carica e scarica. L'elettrodo negativo del supercondensatore riduce la corrosione sull'elettrodo positivo e ciò porta ad una maggiore durata dell'elettrodo stesso che quindi porta a batterie più durature.
l Le batterie al piombo-carbone hanno velocità di carica/scarica più rapide. Le batterie standard al piombo hanno una velocità di carica/scarica massima compresa tra il 5 e il 20% della loro capacità nominale, il che significa che è possibile caricare o scaricare le batterie tra 5 e 20 ore senza causare danni a lungo termine alle unità. Carbon Lead ha una velocità di carica/scarica teorica illimitata.
l Le batterie al piombo-carbone non necessitano di alcuna manutenzione. Le batterie sono completamente sigillate e non richiedono alcuna manutenzione attiva.
l Le batterie al piombo-carbone sono competitive in termini di costi rispetto alle batterie al gel. Le batterie al gel sono ancora leggermente più economiche da acquistare in anticipo, ma le batterie al carbonio costano solo leggermente di più. L'attuale differenza di prezzo tra le batterie al gel e quelle al carbonio è di circa il 10-11%. Tieni presente che il carbonio dura circa il 30% in più e capirai perché è un'opzione con un miglior rapporto qualità-prezzo.