بطارية CSPower الرصاصية الكربونية - التكنولوجيا والمزايا
مع تقدم المجتمع، تتزايد باستمرار متطلبات تخزين طاقة البطاريات في مختلف المناسبات الاجتماعية. في العقود القليلة الماضية، حققت العديد من تقنيات البطاريات تقدمًا كبيرًا، كما واجه تطوير بطاريات الرصاص الحمضية العديد من الفرص والتحديات. في هذا السياق، عمل العلماء والمهندسون معًا لإضافة الكربون إلى المادة الفعالة السالبة لبطاريات الرصاص الحمضية، وظهرت بطارية الرصاص الكربونية، وهي نسخة مُحسّنة من بطاريات الرصاص الحمضية.
بطاريات الرصاص الكربونية هي شكل متطور من بطاريات الرصاص الحمضية المُنظَّمة بالصمامات، والتي تستخدم كاثودًا مصنوعًا من الكربون وأنودًا مصنوعًا من الرصاص. يؤدي الكربون الموجود على الكاثود الكربوني وظيفة مكثف أو "مكثف فائق"، مما يسمح بالشحن والتفريغ السريعين، بالإضافة إلى عمر افتراضي أطول في مرحلة الشحن الأولى للبطارية.
لماذا يحتاج السوق إلى بطارية الرصاص والكربون؟؟؟
- * أوضاع فشل بطاريات الرصاص الحمضية ذات اللوحة المسطحة VRLA في حالة الدورة المكثفة
أوضاع الفشل الأكثر شيوعًا هي:
تليين المادة الفعالة أو تساقطها. أثناء التفريغ، يتحول أكسيد الرصاص (PbO2) من الصفيحة الموجبة إلى كبريتات الرصاص (PbSO4)، ثم يعود إلى أكسيد الرصاص أثناء الشحن. يُقلل التدوير المتكرر من تماسك مادة الصفيحة الموجبة نظرًا لارتفاع حجم كبريتات الرصاص مقارنةً بأكسيد الرصاص.
تآكل شبكة الصفيحة الموجبة. يتسارع تفاعل التآكل هذا في نهاية عملية الشحن، وذلك لوجود حمض الكبريتيك الضروري.
كبريتة المادة الفعالة للصفيحة السالبة. أثناء التفريغ، يتحول الرصاص (Pb) للصفيحة السالبة أيضًا إلى كبريتات الرصاص (PbSO4). عند تركها في حالة شحن منخفضة، تنمو بلورات كبريتات الرصاص على الصفيحة السالبة وتتصلب، مُشكلةً طبقةً غير قابلة للاختراق لا يمكن إعادة تحويلها إلى مادة فعالة. والنتيجة هي انخفاض سعة البطارية، حتى تصبح عديمة الفائدة.
- * يستغرق شحن بطارية الرصاص الحمضية وقتًا
يُفضل شحن بطارية الرصاص الحمضية بمعدل لا يتجاوز 0.2 درجة مئوية، ويجب أن تكون مرحلة الشحن الكلي ثماني ساعات من شحن الامتصاص. ستؤدي زيادة تيار الشحن وجهد الشحن إلى تقصير وقت إعادة الشحن على حساب انخفاض عمر الخدمة بسبب ارتفاع درجة الحرارة وتسارع تآكل الصفيحة الموجبة نتيجةً لارتفاع جهد الشحن.
- * كربون الرصاص: أداء أفضل لحالة الشحن الجزئي، وعمر أطول لدورات أطول، وكفاءة أعلى للدورة العميقة
إن استبدال المادة الفعالة للوحة السلبية بمركب الكربون الرصاصي قد يقلل من الكبريتات ويحسن قبول الشحنة للوحة السلبية.
تكنولوجيا بطاريات الرصاص الكربونية
توفر معظم البطاريات المستخدمة شحنًا سريعًا في غضون ساعة أو أكثر. وبينما تكون البطاريات في حالة شحن، فإنها لا تزال قادرة على توفير طاقة كافية، مما يجعلها تعمل حتى في حالة الشحن، مما يزيد من استهلاكها. إلا أن المشكلة التي واجهتها بطاريات الرصاص الحمضية كانت أن تفريغها يستغرق وقتًا قصيرًا جدًا، بينما يستغرق شحنها مرة أخرى وقتًا طويلًا جدًا.
كان سبب تأخر استعادة بطاريات الرصاص الحمضية لشحنتها الأصلية هو ترسب بقايا كبريتات الرصاص على أقطاب البطارية ومكوناتها الداخلية الأخرى. تطلب هذا معادلة متقطعة للكبريتات من الأقطاب ومكونات البطارية الأخرى. يحدث هذا الترسب لكبريتات الرصاص مع كل دورة شحن وتفريغ، ويؤدي فائض الإلكترونات الناتج عن الترسيب إلى إنتاج الهيدروجين، مما يؤدي إلى فقدان الماء. تتفاقم هذه المشكلة بمرور الوقت، وتبدأ بقايا الكبريتات في تكوين بلورات تُضعف قدرة القطب على قبول الشحن.
يُعطي القطب الموجب للبطارية نفسها نتائج جيدة على الرغم من وجود نفس رواسب كبريتات الرصاص، مما يُشير بوضوح إلى أن المشكلة تكمن في القطب السالب للبطارية. وللتغلب على هذه المشكلة، حلّ العلماء والمصنّعون هذه المشكلة بإضافة الكربون إلى القطب السالب (الكاثود) للبطارية. تُحسّن إضافة الكربون من قبول البطارية للشحن، مما يُزيل الشحن الجزئي وشيخوخة البطارية الناتجة عن بقايا كبريتات الرصاص. بإضافة الكربون، تبدأ البطارية بالعمل كـ"مكثف فائق" يُقدّم خصائصه لتحسين أدائها.
تُعد بطاريات الرصاص والكربون بديلاً مثاليًا للتطبيقات التي تستخدم بطاريات الرصاص الحمضية، مثل تطبيقات التشغيل والإيقاف المتكررة والأنظمة الهجينة الدقيقة/الخفيفة. قد تكون بطاريات الرصاص والكربون أثقل وزنًا مقارنةً بأنواع البطاريات الأخرى، لكنها اقتصادية، ومقاومة لدرجات الحرارة القصوى، ولا تتطلب آليات تبريد. وعلى عكس بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، تعمل هذه البطاريات بكفاءة عالية بين 30% و70% من سعة الشحن دون الخوف من ترسب الكبريتات. وقد تفوقت بطاريات الرصاص والكربون على بطاريات الرصاص الحمضية في معظم الوظائف، إلا أنها تعاني من انخفاض الجهد عند التفريغ، كما هو الحال في المكثفات الفائقة.
البناء لسي اس باوربطارية كربون الرصاص ذات الدورة العميقة للشحن السريع
مميزات بطارية الرصاص الكربونية ذات الدورة العميقة للشحن السريع
- ل- الجمع بين خصائص بطارية الرصاص الحمضية والمكثف الفائق
- l تصميم خدمة دورة حياة طويلة، PSoC ممتاز وأداء دوري
- l طاقة عالية، شحن وتفريغ سريع
- l تصميم فريد من نوعه للشبكة ولصق الرصاص
- l تحمل درجات الحرارة القصوى
- l قادرة على العمل عند -30 درجة مئوية -60 درجة مئوية
- l القدرة على استعادة التفريغ العميق
مزايا بطارية الرصاص الكربونية ذات الدورة العميقة للشحن السريع
كل بطارية لها استخدام محدد يعتمد على تطبيقاتها ولا يمكن وصفها بأنها جيدة أو سيئة بطريقة عامة.
قد لا تكون بطارية الرصاص والكربون أحدث تقنيات البطاريات، لكنها توفر مزايا رائعة لا توفرها حتى أحدث تقنيات البطاريات. فيما يلي بعض هذه المزايا:
- l كبريتات أقل في حالة التشغيل الجزئي لحالة الشحن.
- ل انخفاض جهد الشحن وبالتالي زيادة الكفاءة وتقليل تآكل اللوحة الإيجابية.
- والنتيجة الإجمالية هي تحسين دورة الحياة.
لقد أظهرت الاختبارات أن بطاريات الكربون الرصاصية لدينا تتحمل ما لا يقل عن ثمانمائة دورة DoD بنسبة 100%.
تتكون الاختبارات من تفريغ يومي إلى 10,8 فولت مع I = 0,2C₂₀، مع حوالي ساعتين من الراحة في حالة التفريغ، ثم إعادة الشحن مع I = 0,2C₂₀.
- l ≥ 1200 دورة عند 90% DoD (التفريغ إلى 10.8 فولت مع I = 0.2C₂₀، مع ما يقرب من ساعتين من الراحة في حالة التفريغ، ثم إعادة الشحن مع I = 0.2C₂₀)
- l ≥ 2500 دورة عند 60% DoD (التفريغ خلال ثلاث ساعات مع I = 0,2C₂₀، على الفور عن طريق إعادة الشحن عند I = 0,2C₂₀)
- l ≥ 3700 دورة عند 40% DoD (التفريغ خلال ساعتين مع I = 0,2C₂₀، على الفور عن طريق إعادة الشحن عند I = 0,2C₂₀)
- ل- تأثير الضرر الحراري في بطاريات الرصاص والكربون ضئيلٌ نظرًا لخصائص الشحن والتفريغ. الخلايا الفردية بعيدةٌ عن مخاطر الاحتراق أو الانفجار أو ارتفاع درجة الحرارة.
- بطاريات الرصاص والكربون مثالية للأنظمة المتصلة بالشبكة وغير المتصلة بها. هذه الجودة تجعلها خيارًا جيدًا لأنظمة الطاقة الشمسية، نظرًا لقدرتها العالية على تحمل تيار التفريغ.
بطاريات الرصاص والكربونVSبطارية الرصاص الحمضية المختومة، بطاريات الجل
- بطاريات الرصاص الكربونية أفضل في حالة الشحن الجزئي (PSOC). تعمل بطاريات الرصاص العادية بشكل أفضل وتدوم لفترة أطول إذا اتبعت نظامًا صارمًا من "الشحن الكامل" و"التفريغ الكامل" و"الشحن الكامل"، ولا تستجيب جيدًا للشحن في أي حالة بين الامتلاء والتفريغ. تعمل بطاريات الرصاص الكربونية بشكل أفضل في مناطق الشحن الأقل وضوحًا.
- تستخدم بطاريات الرصاص والكربون أقطابًا سالبة للمكثف الفائق. تستخدم بطاريات الكربون قطبًا موجبًا قياسيًا من نوع الرصاص وقطبًا سالبًا للمكثف الفائق. يُعد هذا القطب أساسًا لإطالة عمر بطاريات الكربون. يخضع قطب الرصاص القياسي لتفاعل كيميائي مع مرور الوقت نتيجة الشحن والتفريغ. يُقلل القطب السالب للمكثف الفائق من تآكل القطب الموجب، مما يُطيل عمره، وبالتالي عمر البطاريات.
- تتميز بطاريات الرصاص الكربونية بمعدلات شحن وتفريغ أسرع. تتراوح معدلات شحن وتفريغ بطاريات الرصاص القياسية بين 5% و20% من سعتها المقدرة، مما يعني إمكانية شحن البطاريات أو تفريغها لمدة تتراوح بين 5 و20 ساعة دون التسبب في أي ضرر طويل الأمد للوحدات. أما بطاريات الرصاص الكربونية، فلديها معدل شحن وتفريغ نظري غير محدود.
- بطاريات الرصاص الكربونية لا تتطلب أي صيانة. البطاريات مُغلَّفة بالكامل ولا تتطلب أي صيانة دورية.
- بطاريات الرصاص الكربونية تنافسية من حيث التكلفة مع بطاريات الجل. بطاريات الجل أرخص قليلاً عند شرائها مُسبقاً، بينما بطاريات الكربون أغلى قليلاً فقط. يبلغ فرق السعر الحالي بين بطاريات الجل والكربون حوالي 10-11%. مع الأخذ في الاعتبار أن عمر بطاريات الكربون أطول بنسبة 30% تقريباً، ستجد أنها خيار أفضل من حيث القيمة مقابل المال.
وقت النشر: ٨ أبريل ٢٠٢٢
