เทคโนโลยีและข้อได้เปรียบของแบตเตอรี่คาร์บอนตะกั่ว CSPower

แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน CSPower – เทคโนโลยี ข้อดี

ด้วยความก้าวหน้าของสังคม ความต้องการในการกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ในกิจกรรมทางสังคมต่างๆ จึงเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีแบตเตอรี่หลายชนิดมีความก้าวหน้าอย่างมาก และการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดก็ต้องเผชิญกับโอกาสและความท้าทายมากมายเช่นกัน ในบริบทนี้ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ร่วมมือกันเติมคาร์บอนลงในวัสดุแอคทีฟเชิงลบของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดรุ่นปรับปรุงใหม่ จึงถือกำเนิดขึ้น

แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดชนิดควบคุมด้วยวาล์วขั้นสูงที่ใช้ขั้วแคโทดที่ทำจากคาร์บอนและขั้วแอโนดที่ทำจากตะกั่ว คาร์บอนบนขั้วแคโทดที่ทำจากคาร์บอนทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุหรือ "ซูเปอร์คาปาซิเตอร์" ที่ช่วยให้สามารถชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็ว พร้อมยืดอายุการใช้งานในระยะเริ่มต้นของแบตเตอรี่

ทำไมตลาดจึงต้องการแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน-

• * โหมดความล้มเหลวของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด VRLA แบบแผ่นแบนในกรณีที่มีการปั่นจักรยานอย่างเข้มข้น

โหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่:

– การอ่อนตัวหรือการหลุดลอกของวัสดุออกฤทธิ์ ในระหว่างการคายประจุ ตะกั่วออกไซด์ (PbO2) ของแผ่นขั้วบวกจะถูกเปลี่ยนเป็นตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) และกลับเป็นตะกั่วออกไซด์ในระหว่างการชาร์จ การหมุนเวียนบ่อยๆ จะลดการยึดเกาะของวัสดุแผ่นขั้วบวก เนื่องจากตะกั่วซัลเฟตมีปริมาณมากกว่าตะกั่วออกไซด์

– การกัดกร่อนของกริดของแผ่นบวก ปฏิกิริยาการกัดกร่อนนี้จะเร่งขึ้นในตอนท้ายของกระบวนการประจุเนื่องจากกรดซัลฟิวริกซึ่งเป็นสิ่งจำเป็น

– การเกิดซัลเฟตของสารออกฤทธิ์ในแผ่นลบ ในระหว่างการคายประจุ ตะกั่ว (Pb) ของแผ่นลบจะถูกเปลี่ยนเป็นตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) เช่นกัน เมื่อปล่อยทิ้งไว้ในสถานะประจุต่ำ ผลึกตะกั่วซัลเฟตบนแผ่นลบจะเติบโตและแข็งตัว ก่อตัวเป็นชั้นที่ทะลุผ่านไม่ได้ ซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนกลับเป็นสารออกฤทธิ์ได้ ผลที่ตามมาคือความจุลดลง จนกระทั่งแบตเตอรี่หมดอายุการใช้งาน

• * การชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดต้องใช้เวลา

ตามหลักการแล้ว แบตเตอรี่ตะกั่วกรดควรชาร์จด้วยอัตราการชาร์จไม่เกิน 0.2 องศาเซลเซียส และเฟสการชาร์จแบบรวมควรใช้เวลาแปดชั่วโมงของการชาร์จแบบดูดซับ การเพิ่มกระแสชาร์จและแรงดันชาร์จจะช่วยลดระยะเวลาในการชาร์จลง ส่งผลให้อายุการใช้งานลดลงเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และแผ่นขั้วบวกจะเกิดการกัดกร่อนเร็วขึ้นเนื่องจากแรงดันชาร์จที่สูงขึ้น

• * ตะกั่วคาร์บอน: ประสิทธิภาพการชาร์จบางส่วนดีขึ้น รอบการใช้งานยาวนานขึ้น และประสิทธิภาพรอบลึกที่สูงขึ้น

การแทนที่วัสดุที่ใช้งานของแผ่นลบด้วยคอมโพสิตคาร์บอนตะกั่วอาจช่วยลดการเกิดซัลเฟตและปรับปรุงการยอมรับประจุของแผ่นลบ

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน

แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่ใช้สามารถชาร์จเร็วได้ภายในหนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ในขณะที่แบตเตอรี่อยู่ในสถานะชาร์จ แบตเตอรี่ก็ยังคงสามารถให้พลังงานออกมาได้ ซึ่งทำให้แบตเตอรี่ทำงานได้แม้ในสถานะชาร์จ ซึ่งทำให้มีการใช้งานมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่เกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดคือ การคายประจุใช้เวลาน้อยมาก และใช้เวลานานมากในการชาร์จกลับ

สาเหตุที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดใช้เวลานานมากในการชาร์จไฟกลับคืนสู่สภาพเดิมคือเศษของตะกั่วซัลเฟตที่ตกตะกอนบนขั้วไฟฟ้าและส่วนประกอบภายในอื่นๆ ของแบตเตอรี่ ซึ่งทำให้ต้องมีการปรับสมดุลของซัลเฟตจากขั้วไฟฟ้าและส่วนประกอบอื่นๆ ของแบตเตอรี่เป็นระยะๆ การตกตะกอนของตะกั่วซัลเฟตนี้เกิดขึ้นทุกครั้งที่มีการชาร์จและคายประจุ และอิเล็กตรอนส่วนเกินจากการตกตะกอนทำให้เกิดการผลิตไฮโดรเจน ส่งผลให้สูญเสียน้ำ ปัญหานี้ทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป และเศษของซัลเฟตจะเริ่มก่อตัวเป็นผลึก ซึ่งทำลายความสามารถในการรับประจุของขั้วไฟฟ้า

ขั้วบวกของแบตเตอรี่เดียวกันให้ผลลัพธ์ที่ดีแม้ว่าจะมีตะกั่วซัลเฟตตกตะกอนเหมือนกัน ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าปัญหาอยู่ที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์และผู้ผลิตได้แก้ปัญหานี้โดยการเติมคาร์บอนลงในขั้วลบ (แคโทด) ของแบตเตอรี่ การเติมคาร์บอนช่วยเพิ่มความสามารถในการรับประจุของแบตเตอรี่ ช่วยลดปัญหาประจุบางส่วนและการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่อันเนื่องมาจากตะกั่วซัลเฟตตกค้าง การเติมคาร์บอนทำให้แบตเตอรี่เริ่มทำงานเป็น "ตัวเก็บประจุยิ่งยวด" ซึ่งมีคุณสมบัติเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นของแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานทดแทนแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด เช่น การใช้งานแบบสตาร์ท-สต็อปบ่อยครั้ง และระบบไฮบริดไมโคร/ไมลด์ แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนอาจมีน้ำหนักมากกว่าแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ แต่คุ้มค่า ทนทานต่ออุณหภูมิสูง และไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนเพื่อทำงานควบคู่กัน ต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบเดิม แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเหล่านี้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบที่ความจุในการชาร์จ 30 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ โดยไม่ต้องกังวลเรื่องซัลเฟตตกตะกอน แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในหลายๆ ฟังก์ชั่น แต่แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่อคายประจุ เช่นเดียวกับซูเปอร์คาปาซิเตอร์

การก่อสร้างเพื่อซีเอสพาวเวอร์แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วแบบ Deep Cycle

คุณสมบัติสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วแบบ Deep Cycle

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

ข้อดีของแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วแบบ Deep Cycle

แบตเตอรี่แต่ละก้อนมีการใช้งานที่กำหนดไว้ตามการใช้งานจริง และไม่สามารถเรียกได้ว่าดีหรือไม่ดีโดยทั่วไป

แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนอาจไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดสำหรับแบตเตอรี่ แต่ก็มีข้อดีมากมายที่แม้แต่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ๆ ก็ยังไม่สามารถให้ได้ ข้อดีบางประการของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีดังนี้:

• l ซัลเฟตน้อยลงในกรณีที่ทำงานภายใต้สถานะการชาร์จบางส่วน
• แรงดันประจุไฟฟ้าต่ำกว่า ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและมีการกัดกร่อนแผ่นบวกน้อยลง
• และผลลัพธ์โดยรวมคืออายุการใช้งานของวงจรที่ได้รับการปรับปรุง

การทดสอบแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่คาร์บอนตะกั่วของเราทนทานต่อรอบ DoD 100% อย่างน้อยแปดร้อยรอบ

การทดสอบประกอบด้วยการปล่อยประจุรายวันไปที่ 10.8V ด้วย I = 0.2C₂₀ พักประมาณ 2 ชั่วโมงในสภาพการปล่อยประจุ จากนั้นจึงชาร์จใหม่ด้วย I = 0.2C₂₀

• l ≥ 1200 รอบ @ 90% DoD (คายประจุถึง 10,8V โดย I = 0,2C₂₀ พักไว้ประมาณสองชั่วโมงในสภาวะคายประจุ แล้วจึงชาร์จใหม่โดย I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 รอบ @ 60% DoD (คายประจุภายในสามชั่วโมงด้วย I = 0,2C₂₀ ชาร์จใหม่ทันทีที่ I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 รอบ @ 40% DoD (คายประจุภายในสองชั่วโมงด้วย I = 0,2C₂₀ ชาร์จใหม่ทันทีที่ I = 0,2C₂₀)
• ผลกระทบจากความเสียหายจากความร้อนในแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีน้อยมากเนื่องจากคุณสมบัติการชาร์จและคายประจุ เซลล์แต่ละเซลล์จึงห่างไกลจากความเสี่ยงที่จะเกิดการไหม้ ระเบิด หรือความร้อนสูงเกินไป
• แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบออนกริดและออฟกริด คุณสมบัตินี้ทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากมีคุณสมบัติปล่อยกระแสไฟฟ้าได้สูง

แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนVSแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบปิดผนึก, แบตเตอรี่เจล

• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้ดีกว่าเมื่ออยู่ในสถานะการชาร์จบางส่วน (PSOC) แบตเตอรี่ตะกั่วทั่วไปจะทำงานได้ดีที่สุดและใช้งานได้นานกว่าหากปฏิบัติตามระบบ 'ชาร์จเต็ม' - 'คายประจุเต็ม' - ชาร์จเต็ม' อย่างเคร่งครัด แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนจะไม่ตอบสนองต่อการชาร์จที่สถานะใดๆ ระหว่างเต็มและหมดประจุ แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้ดีกว่าเมื่ออยู่ในสถานะการชาร์จที่คลุมเครือมากกว่า
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนใช้ขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์ แบตเตอรี่คาร์บอนใช้ขั้วบวกแบบมาตรฐานของแบตเตอรี่ตะกั่วและขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์ ขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์นี้เป็นกุญแจสำคัญในการยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่คาร์บอน ขั้วลบแบบมาตรฐานของแบตเตอรี่ตะกั่วจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีเมื่อเวลาผ่านไปจากการชาร์จและการคายประจุ ขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์ช่วยลดการกัดกร่อนของขั้วบวก ส่งผลให้อายุการใช้งานของขั้วลบยาวนานขึ้น ส่งผลให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีอัตราการชาร์จ/คายประจุที่เร็วกว่า แบตเตอรี่ตะกั่วแบบมาตรฐานมีอัตราการชาร์จ/คายประจุสูงสุด 5-20% ของความจุที่กำหนด หมายความว่าคุณสามารถชาร์จหรือคายประจุแบตเตอรี่ได้นาน 5-20 ชั่วโมงโดยไม่ทำให้แบตเตอรี่เสียหายในระยะยาว คาร์บอน-ตะกั่วมีอัตราการชาร์จ/คายประจุที่ไม่จำกัดตามทฤษฎี
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาใดๆ แบตเตอรี่ถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาใดๆ
• แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีต้นทุนที่แข่งขันได้กับแบตเตอรี่แบบเจล แบตเตอรี่เจลยังคงมีราคาถูกกว่าเล็กน้อยเมื่อซื้อครั้งแรก แต่แบตเตอรี่คาร์บอนมีราคาสูงกว่าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ปัจจุบันส่วนต่างราคาระหว่างแบตเตอรี่เจลและแบตเตอรี่คาร์บอนอยู่ที่ประมาณ 10-11% เมื่อพิจารณาว่าแบตเตอรี่คาร์บอนมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าประมาณ 30% คุณจะเข้าใจว่าทำไมแบตเตอรี่ชนิดนี้จึงคุ้มค่ากว่า