เทคโนโลยีและข้อได้เปรียบของแบตเตอรี่คาร์บอนตะกั่ว CSPower

แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน CSPower – เทคโนโลยี ข้อดี

ด้วยความก้าวหน้าของสังคม ความต้องการในการกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ในโอกาสทางสังคมต่างๆ ก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีแบตเตอรี่จำนวนมากได้ก้าวหน้าไปอย่างมาก และการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดยังต้องเผชิญกับโอกาสและความท้าทายมากมาย ในบริบทนี้ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มคาร์บอนลงในวัสดุแอคทีฟเชิงลบของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดรุ่นอัปเกรดจึงถือกำเนิดขึ้น

แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบควบคุมด้วยวาล์วรูปแบบขั้นสูงที่ใช้แคโทดที่ประกอบด้วยคาร์บอนและแอโนดที่ประกอบด้วยตะกั่ว คาร์บอนบนแคโทดที่ทำจากคาร์บอนทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุหรือ "ซูเปอร์คาปาซิเตอร์" ซึ่งช่วยให้ชาร์จและปล่อยประจุได้อย่างรวดเร็วพร้อมกับยืดอายุการใช้งานในระยะเริ่มต้นของการชาร์จแบตเตอรี่

ทำไมตลาดจึงต้องการแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน-

• * โหมดความล้มเหลวของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด VRLA แบบแผ่นแบนในกรณีที่มีการทำงานแบบรอบสูง

โหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดคือ:

– การอ่อนตัวหรือการหลุดลอกของวัสดุที่ใช้งาน ในระหว่างการคายประจุ ตะกั่วออกไซด์ (PbO2) ของแผ่นบวกจะถูกแปลงเป็นตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) และกลับเป็นตะกั่วออกไซด์ในระหว่างการชาร์จ การหมุนเวียนบ่อยครั้งจะลดการยึดเกาะของวัสดุแผ่นบวกเนื่องจากตะกั่วซัลเฟตมีปริมาณมากกว่าตะกั่วออกไซด์

– การกัดกร่อนของกริดของแผ่นบวก ปฏิกิริยาการกัดกร่อนนี้จะเร่งขึ้นในตอนท้ายของกระบวนการชาร์จ เนื่องจากมีกรดซัลฟิวริกอยู่

– การเกิดซัลเฟตของวัสดุที่ใช้งานของแผ่นขั้วลบ ในระหว่างการคายประจุ ตะกั่ว (Pb) ของแผ่นขั้วลบจะถูกเปลี่ยนเป็นตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) เช่นกัน เมื่อปล่อยทิ้งไว้ในสถานะการชาร์จต่ำ ผลึกตะกั่วซัลเฟตบนแผ่นขั้วลบจะเติบโตและแข็งตัว และก่อตัวเป็นชั้นที่ไม่สามารถทะลุผ่านได้ ซึ่งไม่สามารถแปลงกลับเป็นวัสดุที่ใช้งานได้อีก ผลลัพธ์คือความจุที่ลดลง จนกระทั่งแบตเตอรี่หมดประสิทธิภาพ

• * การชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดต้องใช้เวลา

ตามหลักการแล้ว แบตเตอรี่ตะกั่วกรดควรชาร์จด้วยอัตราไม่เกิน 0.2C และเฟสการชาร์จเต็มควรใช้เวลา 8 ชั่วโมงในการดูดซับประจุ การเพิ่มกระแสชาร์จและแรงดันไฟชาร์จจะช่วยลดระยะเวลาในการชาร์จใหม่ โดยแลกกับอายุการใช้งานที่ลดลงเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและการกัดกร่อนของแผ่นบวกที่เร็วขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟชาร์จที่สูงขึ้น

• * คาร์บอนตะกั่ว: ประสิทธิภาพการชาร์จบางส่วนดีขึ้น รอบการชาร์จยาวนานขึ้น และประสิทธิภาพรอบลึกที่สูงขึ้น

การแทนที่วัสดุที่ใช้งานของแผ่นลบด้วยคอมโพสิตคาร์บอนตะกั่วอาจช่วยลดการเกิดซัลเฟตและปรับปรุงการยอมรับประจุของแผ่นลบ

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน

แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่ใช้สามารถชาร์จได้เร็วภายในหนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ในขณะที่แบตเตอรี่อยู่ในสถานะชาร์จ แบตเตอรี่จะยังคงให้พลังงานเอาต์พุตได้ ซึ่งทำให้แบตเตอรี่ทำงานได้แม้จะอยู่ในสถานะชาร์จก็ตาม ทำให้มีการใช้งานแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่เกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดคือ ใช้เวลาในการคายประจุเพียงเล็กน้อย และใช้เวลานานมากในการชาร์จกลับคืน

เหตุผลที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดใช้เวลานานมากในการชาร์จกลับคืนเดิมนั้นเป็นเพราะสารตกค้างของตะกั่วซัลเฟตที่ตกตะกอนบนขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่และส่วนประกอบภายในอื่นๆ ซึ่งจำเป็นต้องปรับสมดุลของซัลเฟตจากขั้วไฟฟ้าและส่วนประกอบอื่นๆ ของแบตเตอรี่เป็นระยะๆ การตกตะกอนของตะกั่วซัลเฟตนี้เกิดขึ้นทุกครั้งที่มีการชาร์จและคายประจุ และอิเล็กตรอนส่วนเกินที่เกิดจากการตกตะกอนทำให้เกิดไฮโดรเจนซึ่งส่งผลให้สูญเสียน้ำ ปัญหานี้เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป และสารตกค้างของซัลเฟตจะเริ่มก่อตัวเป็นผลึกซึ่งทำลายความสามารถในการรับประจุของขั้วไฟฟ้า

ขั้วบวกของแบตเตอรี่เดียวกันให้ผลลัพธ์ที่ดีแม้ว่าจะมีสารตกค้างของตะกั่วซัลเฟตเหมือนกัน ซึ่งทำให้ชัดเจนว่าปัญหาอยู่ที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์และผู้ผลิตได้แก้ปัญหานี้โดยการเติมคาร์บอนลงในขั้วลบ (แคโทด) ของแบตเตอรี่ การเติมคาร์บอนจะช่วยให้แบตเตอรี่รับประจุได้ดีขึ้น โดยขจัดประจุบางส่วนและการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่อันเนื่องมาจากสารตกค้างของตะกั่วซัลเฟต การเติมคาร์บอนทำให้แบตเตอรี่เริ่มทำงานเป็น "ตัวเก็บประจุแบบซูเปอร์" ซึ่งมีคุณสมบัติในการเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเป็นแบตเตอรี่ทดแทนที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด เช่น การใช้งานที่ต้องสตาร์ท-หยุดบ่อยๆ และระบบไฮบริดไมโคร/ไมลด์ แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนอาจหนักกว่าแบตเตอรี่ประเภทอื่น แต่คุ้มต้นทุน ทนทานต่ออุณหภูมิที่รุนแรง และไม่ต้องใช้กลไกระบายความร้อนเพื่อทำงานควบคู่กัน ต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบเดิม แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเหล่านี้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบระหว่างความจุในการชาร์จ 30 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์โดยไม่ต้องกลัวว่าจะเกิดการตกตะกอนของซัลเฟต แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในฟังก์ชันส่วนใหญ่ แต่จะมีแรงดันไฟลดลงเมื่อปล่อยประจุ เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์

การก่อสร้างเพื่อซีเอสพาวเวอร์แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็ว Deep Cycle

คุณสมบัติสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วแบบ Deep Cycle

• l ผสมผสานคุณลักษณะของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและตัวเก็บประจุซุปเปอร์
• การออกแบบอายุการใช้งานยาวนาน ประสิทธิภาพ PSoC และวงจรที่ยอดเยี่ยม
• l พลังงานสูง ชาร์จและปล่อยประจุอย่างรวดเร็ว
• การออกแบบกริดและการวางตะกั่วที่เป็นเอกลักษณ์
• l ทนทานต่ออุณหภูมิที่รุนแรง
• l สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิ -30°C -60°C
• ความสามารถในการกู้คืนการปล่อยประจุลึก

ข้อดีของแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วแบบ Deep Cycle

แบตเตอรี่แต่ละชนิดมีการใช้งานที่กำหนดไว้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน และไม่สามารถเรียกได้ว่าดีหรือไม่ดีโดยทั่วไป

แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนอาจไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดสำหรับแบตเตอรี่ แต่ก็มีข้อดีมากมายที่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ล่าสุดไม่สามารถให้ได้ ข้อดีบางประการของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีดังต่อไปนี้:

• l ซัลเฟตน้อยลงในกรณีของการทำงานในสถานะการชาร์จบางส่วน
• แรงดันการชาร์จต่ำกว่า จึงมีประสิทธิภาพสูงขึ้นและมีการกัดกร่อนของแผ่นบวกน้อยลง
• และผลลัพธ์โดยรวมคืออายุการใช้งานของวงจรที่ได้รับการปรับปรุง

การทดสอบแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนของเราทนทานต่อรอบ DoD 100% ได้อย่างน้อยแปดร้อยรอบ

การทดสอบประกอบด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้ารายวันไปที่ 10.8V ด้วย I = 0.2C₂₀ พักในสภาพที่มีการปล่อยประจุไฟฟ้าประมาณ 2 ชั่วโมง จากนั้นจึงชาร์จไฟใหม่ด้วย I = 0.2C₂₀

• l ≥ 1,200 รอบ @ 90% DoD (คายประจุถึง 10,8V โดยที่ I = 0,2C₂₀ พักประมาณสองชั่วโมงในสภาพคายประจุ แล้วจึงชาร์จใหม่โดย I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 รอบ @ 60% DoD (คายประจุภายในสามชั่วโมงที่ I = 0,2C₂₀ ชาร์จใหม่ทันทีที่ I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 รอบ @ 40% DoD (คายประจุภายในสองชั่วโมงที่ I = 0,2C₂₀ ชาร์จใหม่ทันทีที่ I = 0,2C₂₀)
• แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีผลกระทบจากความร้อนน้อยมากเนื่องจากคุณสมบัติในการชาร์จและคายประจุ เซลล์แต่ละเซลล์จึงห่างไกลจากความเสี่ยงของการไหม้ การระเบิด หรือความร้อนสูงเกินไป
• แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบออนกริดและออฟกริด คุณภาพนี้ทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากแบตเตอรี่ชนิดนี้มีความสามารถในการคายประจุไฟฟ้าสูง

แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนVSแบตเตอรี่ตะกั่วกรดปิดผนึก, แบตเตอรี่เจล

• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้ดีกว่าเมื่ออยู่ในสถานะการชาร์จบางส่วน (PSOC) แบตเตอรี่ตะกั่วทั่วไปจะทำงานได้ดีที่สุดและใช้งานได้นานขึ้นหากปฏิบัติตามระบอบ 'ชาร์จเต็ม' - 'ปล่อยประจุเต็ม' - ชาร์จเต็ม' อย่างเคร่งครัด แบตเตอรี่เหล่านี้จะไม่ตอบสนองต่อการชาร์จในสถานะใดๆ ระหว่างเต็มและว่างเปล่า แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้ดีกว่าเมื่ออยู่ในสถานะการชาร์จที่คลุมเครือมากขึ้น
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนใช้ขั้วลบแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ แบตเตอรี่คาร์บอนใช้ขั้วบวกแบบมาตรฐานของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่วและขั้วลบแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ ขั้วลบแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์นี้เป็นกุญแจสำคัญในการยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่คาร์บอน ขั้วลบแบบมาตรฐานของแบตเตอรี่ชนิดตะกั่วจะเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปจากการชาร์จและการปล่อยประจุ ขั้วลบแบบซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จะลดการกัดกร่อนของขั้วบวก ส่งผลให้ขั้วลบมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ส่งผลให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีอัตราการชาร์จ/คายประจุที่เร็วกว่า แบตเตอรี่ตะกั่วแบบมาตรฐานมีอัตราการชาร์จ/คายประจุสูงสุด 5-20% ของความจุที่กำหนด ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถชาร์จหรือคายประจุแบตเตอรี่ได้ระหว่าง 5-20 ชั่วโมงโดยไม่ทำให้ตัวเครื่องเสียหายในระยะยาว แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีอัตราการชาร์จ/คายประจุที่ไม่จำกัดตามทฤษฎี
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนไม่ต้องบำรุงรักษาใดๆ แบตเตอรี่ได้รับการปิดผนึกอย่างสมบูรณ์และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาใดๆ
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีราคาที่สามารถแข่งขันกับแบตเตอรี่แบบเจลได้ แบตเตอรี่แบบเจลยังคงมีราคาถูกกว่าเล็กน้อยเมื่อซื้อล่วงหน้า แต่แบตเตอรี่คาร์บอนมีราคาสูงกว่าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ความแตกต่างของราคาปัจจุบันระหว่างแบตเตอรี่แบบเจลและแบบคาร์บอนอยู่ที่ประมาณ 10-11% เมื่อพิจารณาว่าแบตเตอรี่แบบคาร์บอนมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าประมาณ 30% คุณจะเห็นว่าเหตุใดแบตเตอรี่แบบคาร์บอนจึงเป็นตัวเลือกที่มีค่าคุ้มราคามากกว่า