Notícias - Tecnologia e vantagens de baterias de carbono de chumbo CSPower

Bateria de chumbo-carbono CSPower – Tecnologia, Vantagens

Com o progresso da sociedade, as necessidades de armazenamento de energia em baterias em diversas ocasiões sociais continuam a aumentar. Nas últimas décadas, muitas tecnologias de baterias fizeram grandes progressos, e o desenvolvimento de baterias de chumbo-ácido também encontrou muitas oportunidades e desafios. Nesse contexto, cientistas e engenheiros trabalharam juntos para adicionar carbono ao material ativo negativo das baterias de chumbo-ácido, e assim nasceu a bateria de chumbo-carbono, uma versão aprimorada das baterias de chumbo-ácido.

Baterias de chumbo-carbono são uma forma avançada de baterias de chumbo-ácido reguladas por válvula que utilizam um cátodo de carbono e um ânodo de chumbo. O carbono no cátodo de carbono desempenha a função de um capacitor ou "supercapacitor", permitindo carga e descarga rápidas, além de uma vida útil prolongada no estágio inicial de carga da bateria.

Por que o mercado precisa de baterias de chumbo-carbono???

* Modos de falha de baterias de chumbo-ácido VRLA de placa plana em caso de ciclo intensivo

Os modos de falha mais comuns são:

– Amolecimento ou desprendimento do material ativo. Durante a descarga, o óxido de chumbo (PbO2) da placa positiva é transformado em sulfato de chumbo (PbSO4) e, durante a carga, retorna à forma de óxido de chumbo. Ciclagens frequentes reduzem a coesão do material da placa positiva devido ao maior volume de sulfato de chumbo em comparação ao óxido de chumbo.

– Corrosão da grade da placa positiva. Essa reação de corrosão se acelera no final do processo de carga devido à presença, necessária, de ácido sulfúrico.

– Sulfatação do material ativo da placa negativa. Durante a descarga, o chumbo (Pb) da placa negativa também é transformado em sulfato de chumbo (PbSO4). Quando deixados em um estado de baixa carga, os cristais de sulfato de chumbo na placa negativa crescem e endurecem, formando uma camada impenetrável que não pode ser reconvertida em material ativo. O resultado é uma diminuição da capacidade da bateria, até que ela se torne inútil.

* Leva tempo para recarregar uma bateria de chumbo-ácido

Idealmente, uma bateria de chumbo-ácido deve ser carregada a uma taxa não superior a 0,2 °C, e a fase de carga em massa deve ser de oito horas de carga de absorção. Aumentar a corrente e a tensão de carga reduzirá o tempo de recarga, reduzindo a vida útil devido ao aumento da temperatura e à corrosão mais rápida da placa positiva devido à maior tensão de carga.

* Chumbo carbono: melhor desempenho de estado parcial de carga, mais ciclos de vida longa e maior eficiência de ciclo profundo

A substituição do material ativo da placa negativa por um composto de chumbo-carbono reduz potencialmente a sulfatação e melhora a aceitação de carga da placa negativa.

Tecnologia de bateria de chumbo-carbono

A maioria das baterias utilizadas oferece carregamento rápido em uma hora ou mais. Enquanto as baterias estão sob carga, elas ainda podem fornecer energia de saída, o que as torna operacionais mesmo sob carga, aumentando seu consumo. No entanto, o problema que surgiu com as baterias de chumbo-ácido foi que demoravam muito pouco para descarregar e muito tempo para recarregar.

O motivo pelo qual as baterias de chumbo-ácido demoravam tanto para obter seu chargeback original eram os resíduos de sulfato de chumbo que se precipitavam nos eletrodos da bateria e em outros componentes internos. Isso exigia uma equalização intermitente do sulfato dos eletrodos e de outros componentes da bateria. Essa precipitação de sulfato de chumbo ocorre a cada ciclo de carga e descarga, e o excesso de elétrons devido à precipitação causa a produção de hidrogênio, resultando em perda de água. Esse problema aumenta com o tempo e os resíduos de sulfato começam a formar cristais que prejudicam a capacidade de aceitação de carga do eletrodo.

O eletrodo positivo da mesma bateria produz bons resultados, apesar de apresentar os mesmos precipitados de sulfato de chumbo, o que deixa claro que o problema está no eletrodo negativo da bateria. Para superar esse problema, cientistas e fabricantes o resolveram adicionando carbono ao eletrodo negativo (cátodo) da bateria. A adição de carbono melhora a aceitação de carga da bateria, eliminando a carga parcial e o envelhecimento da bateria devido aos resíduos de sulfato de chumbo. Ao adicionar carbono, a bateria passa a se comportar como um "supercapacitor", oferecendo suas propriedades para um melhor desempenho.

As baterias de chumbo-carbono são um substituto perfeito para aplicações que envolvem baterias de chumbo-ácido, como em aplicações de partida e parada frequentes e sistemas híbridos micro/leves. As baterias de chumbo-carbono podem ser mais pesadas em comparação com outros tipos de baterias, mas são econômicas, resistentes a temperaturas extremas e não requerem mecanismos de resfriamento para funcionar em conjunto. Ao contrário das baterias de chumbo-ácido tradicionais, essas baterias de chumbo-carbono operam perfeitamente entre 30 e 70% da capacidade de carga, sem o risco de precipitação de sulfato. As baterias de chumbo-carbono superaram as baterias de chumbo-ácido na maioria das funções, mas sofrem uma queda de tensão na descarga, como acontece com um supercapacitor.

Construção paraCSPowerBateria de chumbo-carbono de ciclo profundo de carga rápida

Recursos para bateria de chumbo-carbono de ciclo profundo de carga rápida

l Combine as características da bateria de chumbo-ácido e do supercapacitor
l Projeto de serviço de longo ciclo de vida, excelente PSoC e desempenho cíclico
l Alta potência, carregamento e descarregamento rápidos
l Design exclusivo de grade e colagem de chumbo
l Tolerância a temperaturas extremas
l Capaz de operar a -30°C -60°C
l Capacidade de recuperação de descarga profunda

Vantagens da bateria de chumbo-carbono de ciclo profundo de carga rápida

Cada bateria tem seu uso designado dependendo de suas aplicações e não pode ser considerada boa ou ruim de maneira geral.

Uma bateria de chumbo-carbono pode não ser a tecnologia mais recente para baterias, mas oferece algumas vantagens excelentes que nem mesmo as tecnologias mais recentes oferecem. Algumas dessas vantagens das baterias de chumbo-carbono são apresentadas a seguir:

l Menos sulfatação em caso de operação em estado de carga parcial.
l Menor tensão de carga e, portanto, maior eficiência e menos corrosão da placa positiva.
l E o resultado geral é uma vida útil do ciclo melhorada.

Testes mostraram que nossas baterias de chumbo-carbono suportam pelo menos oitocentos ciclos DoD de 100%.

Os testes consistem em uma descarga diária de 10,8V com I = 0,2C₂₀, por aproximadamente duas horas de repouso em condição descarregada e, em seguida, uma recarga com I = 0,2C₂₀.

l ≥ 1200 ciclos @ 90% DoD (descarga para 10,8V com I = 0,2C₂₀, por aproximadamente duas horas de repouso em condição descarregada e, em seguida, uma recarga com I = 0,2C₂₀)
l ≥ 2500 ciclos @ 60% DoD (descarga durante três horas com I = 0,2C₂₀, imediatamente por recarga a I = 0,2C₂₀)
l ≥ 3700 ciclos @ 40% DoD (descarga durante duas horas com I = 0,2C₂₀, imediatamente por recarga a I = 0,2C₂₀)
l O efeito do dano térmico é mínimo em baterias de chumbo-carbono devido às suas propriedades de carga-descarga. As células individuais estão longe dos riscos de queima, explosão ou superaquecimento.
l Baterias de chumbo-carbono são perfeitas para sistemas on-grid e off-grid. Essa qualidade as torna uma boa escolha para sistemas de energia solar, pois oferecem alta capacidade de corrente de descarga.

Baterias de chumbo-carbonoVSBateria de chumbo-ácido selada, baterias de gel

Baterias de chumbo-carbono são mais eficientes em estados parciais de carga (PSOC). Baterias comuns de chumbo funcionam melhor e duram mais se seguirem um regime rigoroso de "carga total"-"descarga total"-carga total"; elas não respondem bem a qualquer estado entre cheio e vazio. Baterias de chumbo-carbono funcionam melhor em regiões de carga mais ambíguas.
As baterias de chumbo-carbono utilizam eletrodos negativos de supercapacitor. As baterias de carbono utilizam um eletrodo positivo padrão de chumbo e um eletrodo negativo de supercapacitor. Este eletrodo supercapacitor é a chave para a longevidade das baterias de carbono. Um eletrodo padrão de chumbo sofre uma reação química ao longo do tempo, devido à carga e descarga. O eletrodo negativo do supercapacitor reduz a corrosão no eletrodo positivo, o que aumenta a vida útil do próprio eletrodo, resultando em baterias mais duráveis.
Baterias de chumbo-carbono têm taxas de carga/descarga mais rápidas. Baterias de chumbo-carbono padrão têm taxas de carga/descarga entre 5% e 20% de sua capacidade nominal, o que significa que você pode carregar ou descarregar as baterias entre 5 e 20 horas sem causar danos a longo prazo às unidades. O chumbo-carbono tem uma taxa de carga/descarga teórica ilimitada.
l Baterias de chumbo-carbono não requerem manutenção. São totalmente seladas e não requerem manutenção ativa.
As baterias de chumbo-carbono são competitivas em termos de custo com as baterias de gel. As baterias de gel ainda são um pouco mais baratas no início, mas as de carbono são apenas um pouco mais caras. A diferença de preço atual entre as baterias de gel e de carbono é de aproximadamente 10 a 11%. Considere que as de carbono duram aproximadamente 30% mais e você entenderá por que é uma opção com melhor custo-benefício.