Tecnologia e vantagens da bateria de chumbo-carbono CSPower

Bateria de chumbo-carbono CSPower – Tecnologia, vantagens

Com o progresso da sociedade, os requisitos para armazenamento de energia da bateria 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. Neste contexto, cientistas e engenheiros trabalharam em conjunto para adicionar carbono ao material ativo negativo das baterias de chumbo-ácido, e nasceu a bateria de chumbo-carbono, uma versão atualizada das baterias de chumbo-ácido.

As baterias de chumbo-carbono são uma forma avançada de baterias de chumbo-ácido reguladas por válvula que utilizam um cátodo feito de carbono e um ânodo feito de chumbo. O carbono no cátodo feito de carbono desempenha a função de um capacitor ou 'supercapacitor' que permite carga e descarga rápida junto com uma vida útil prolongada no estágio inicial de carga da bateria.

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

• * Modos de falha de baterias de chumbo-ácido VRLA de placa plana em caso de ciclagem intensiva

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 novamente em óxido de chumbo durante o carregamento. A ciclagem frequente reduzirá a coesão do material da placa positiva devido ao maior volume de sulfato de chumbo em comparação com o óxido de chumbo.

– Corrosão da grade da placa positiva. Esta reação de corrosão 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 carga baixo, os cristais de sulfato de chumbo na placa negativa crescem e endurecem e formam uma camada impenetrável que não pode ser reconvertida em material ativo. O resultado é a diminuição da capacidade, até que a bateria 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 0,2C, e a fase de carga em massa deve durar oito horas de carga de absorção. O aumento da corrente de carga e da tensão de carga reduzirá o tempo de recarga às custas da redução da vida útil devido ao aumento da temperatura e à corrosão mais rápida da placa positiva devido à tensão de carga mais alta.

• * Carbono de chumbo: melhor desempenho do estado de carga parcial, mais ciclos, longa vida útil e ciclo profundo de maior eficiência

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 usadas oferece carregamento rápido em uma hora ou mais. Enquanto as baterias estão em estado de carga, elas ainda podem oferecer energia de saída, o que as torna operacionais mesmo em estado de carga, aumentando seu uso. No entanto, o problema que surgiu nas baterias de chumbo-ácido foi que demorava muito pouco para descarregar e muito tempo para recarregar novamente.

A razão pela qual as baterias de chumbo-ácido demoraram tanto para obter seu estorno original foram os restos de sulfato de chumbo que precipitaram nos eletrodos da bateria e em outros componentes internos. Isto exigiu uma equalização intermitente do sulfato dos eletrodos e 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 provoca a produção de hidrogênio resultando em perda de água. Este problema aumenta com o tempo e os restos 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 resolveram esse problema adicionando carbono ao eletrodo negativo (cátodo) da bateria. A adição de carbono melhora a aceitação da carga da bateria, eliminando a carga parcial e o envelhecimento da bateria devido aos restos de sulfato de chumbo. Ao adicionar carbono, a bateria passa a se comportar como um ‘supercapacitor’ oferecendo suas propriedades para melhor desempenho da bateria.

As baterias de chumbo-carbono são um substituto perfeito para aplicações que envolvem uma bateria de chumbo-ácido, como em aplicações frequentes de start-stop e sistemas micro/híbridos suaves. As baterias de chumbo-carbono podem ser mais pesadas em comparação com outros tipos de baterias, mas são económicas, resistentes a temperaturas extremas e não requerem mecanismos de arrefecimento para funcionarem juntamente com elas. Ao contrário das tradicionais baterias de chumbo-ácido, estas baterias de chumbo-carbono funcionam perfeitamente entre 30 e 70 por cento da capacidade de carga, sem receio de precipitações 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 carbono de chumbo de ciclo profundo de carga rápida

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

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

Vantagens para bateria de carbono de chumbo 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 uma forma geral.

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

• l Menos sulfatação em caso de operação com 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 melhorada.

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

Os testes consistem em uma descarga diária para 10,8V com I = 0,2C₂₀, por aproximadamente duas horas de descanso em estado descarregado e depois uma recarga com I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 ciclos a 90% DoD (descarga para 10,8V com I = 0,2C₂₀, aproximadamente duas horas de descanso em condição descarregada e, em seguida, uma recarga com I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 ciclos a 60% DoD (descarga durante três horas com I = 0,2C₂₀, imediatamente por recarga em I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 ciclos @ 40% DoD (descarga durante duas horas com I = 0,2C₂₀, imediatamente por recarga em I = 0,2C₂₀)
• l O efeito de dano térmico é mínimo em baterias de chumbo-carbono devido às suas propriedades de carga e descarga. As células individuais estão longe dos riscos de queimadura, explosão ou superaquecimento.
• l As baterias de chumbo-carbono são uma combinação perfeita para sistemas dentro e fora da rede. Esta qualidade os torna uma boa escolha para sistemas de eletricidade solar porque oferecem alta capacidade de corrente de descarga

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

• l As baterias de chumbo-carbono funcionam melhor em estados de carga parcial (PSOC). As baterias comuns de chumbo funcionam melhor e duram mais se seguirem um regime estrito de 'carga total'-'descarga total'-carga total'; eles não respondem bem a serem carregados em qualquer estado entre cheio e vazio. As baterias de chumbo-carbono funcionam melhor em regiões de carregamento mais ambíguas.
• l As baterias de chumbo-carbono usam eletrodos negativos de supercapacitor. As baterias de carbono usam um eletrodo positivo de bateria tipo chumbo padrão e um eletrodo negativo de supercapacitor. Este eletrodo supercapacitor é a chave para a longevidade das baterias de carbono. Um eletrodo tipo chumbo padrão sofre uma reação química ao longo do tempo ao carregar e descarregar. O eletrodo negativo do supercapacitor reduz a corrosão no eletrodo positivo e isso leva a uma vida útil mais longa do próprio eletrodo, o que leva a baterias mais duradouras.
• l As baterias de chumbo-carbono têm taxas de carga/descarga mais rápidas. As baterias do tipo chumbo padrão têm entre 5 e 20% de suas taxas de carga/descarga de capacidade nominal, o que significa que você pode carregar ou descarregar as baterias entre 5 e 20 horas sem causar nenhum dano a longo prazo às unidades. Carbon Lead tem uma taxa teórica de carga/descarga ilimitada.
• lAs baterias de chumbo-carbono não requerem manutenção. As baterias são totalmente seladas e não requerem manutenção ativa.
• l As baterias de chumbo-carbono são competitivas em termos de custo com as baterias do tipo gel. As baterias de gel ainda são um pouco mais baratas para comprar antecipadamente, mas as baterias de carbono custam apenas um pouco mais. A diferença de preço atual entre as baterias de Gel e Carbono é de aproximadamente 10-11%. Leve em consideração que o carbono dura aproximadamente 30% mais e você verá por que é uma opção com melhor relação custo-benefício.