แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน CSPower – เทคโนโลยีและข้อดี
ด้วยความก้าวหน้าของสังคม ความต้องการการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ในโอกาสทางสังคมต่างๆ จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีแบตเตอรี่หลายอย่างได้ก้าวหน้าไปอย่างมาก และการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่วกรดก็พบกับโอกาสและความท้าทายมากมาย ในบริบทนี้ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ร่วมมือกันเติมคาร์บอนลงในวัสดุแอคทีฟด้านลบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด และแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดรุ่นที่ได้รับการพัฒนา จึงถือกำเนิดขึ้น
แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบควบคุมวาล์วขั้นสูงที่ใช้แคโทดที่ทำจากคาร์บอนและแอโนดที่ทำจากตะกั่ว คาร์บอนในแคโทดที่ทำจากคาร์บอนทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุหรือ 'ซูเปอร์คาปาซิเตอร์' ซึ่งช่วยให้ชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็ว พร้อมทั้งยืดอายุการใช้งานในช่วงเริ่มต้นของการชาร์จ
เหตุใดตลาดจึงต้องการแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน-
- * ลักษณะความเสียหายของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด VRLA แบบแผ่นเรียบในกรณีการใช้งานแบบหนักหน่วง
ลักษณะความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่:
– การอ่อนตัวหรือการหลุดลอกของวัสดุที่ใช้งานอยู่ ในระหว่างการคายประจุ ออกไซด์ของตะกั่ว (PbO2) บนแผ่นขั้วบวกจะเปลี่ยนเป็นซัลเฟตของตะกั่ว (PbSO4) และกลับมาเป็นออกไซด์ของตะกั่วอีกครั้งในระหว่างการชาร์จ การใช้งานซ้ำๆ จะลดความเหนียวแน่นของวัสดุแผ่นขั้วบวกเนื่องจากปริมาณซัลเฟตของตะกั่วมีมากกว่าออกไซด์ของตะกั่ว
– การกัดกร่อนของตะแกรงแผ่นขั้วบวก ปฏิกิริยาการกัดกร่อนนี้จะเร่งตัวขึ้นในช่วงท้ายของกระบวนการชาร์จเนื่องจากการมีอยู่ของกรดซัลฟิวริกซึ่งเป็นสิ่งจำเป็น
– การเกิดซัลเฟตของวัสดุออกฤทธิ์ในแผ่นขั้วลบ ในระหว่างการคายประจุ ตะกั่ว (Pb) ในแผ่นขั้วลบจะเปลี่ยนเป็นตะกั่วซัลเฟต (PbSO4) เมื่อปล่อยทิ้งไว้ในสภาวะประจุต่ำ ผลึกตะกั่วซัลเฟตบนแผ่นขั้วลบจะเจริญเติบโตและแข็งตัวกลายเป็นชั้นที่ไม่สามารถเปลี่ยนกลับเป็นวัสดุออกฤทธิ์ได้ ส่งผลให้ความจุลดลงจนกระทั่งแบตเตอรี่ใช้งานไม่ได้ในที่สุด
- * การชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดต้องใช้เวลา
ตามหลักการแล้ว แบตเตอรี่ตะกั่วกรดควรชาร์จด้วยอัตราที่ไม่เกิน 0.2C และขั้นตอนการชาร์จหลักควรใช้เวลาแปดชั่วโมงในการชาร์จแบบดูดซับ การเพิ่มกระแสและแรงดันไฟในการชาร์จจะช่วยลดเวลาในการชาร์จลง แต่จะทำให้มีอายุการใช้งานลดลงเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นและการกัดกร่อนของแผ่นขั้วบวกที่เร็วขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟในการชาร์จที่สูงขึ้น
- * ตะกั่วคาร์บอน: ประสิทธิภาพการชาร์จบางส่วนดีกว่า จำนวนรอบการชาร์จมากกว่า อายุการใช้งานยาวนานกว่า และประสิทธิภาพการชาร์จลึกสูงกว่า
การแทนที่วัสดุที่ใช้งานในแผ่นขั้วลบด้วยวัสดุผสมตะกั่วคาร์บอนอาจช่วยลดการเกิดซัลเฟตและปรับปรุงการรับประจุของแผ่นขั้วลบได้
เทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน
แบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันสามารถชาร์จเร็วได้ภายในหนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้น แม้ว่าแบตเตอรี่จะอยู่ในสถานะชาร์จไม่เต็ม แต่ก็ยังสามารถจ่ายพลังงานได้ ทำให้ใช้งานได้แม้ในขณะที่แบตเตอรี่อยู่ในสถานะชาร์จไม่เต็ม ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่เกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือ ใช้เวลานานมากในการคายประจุ และใช้เวลานานมากในการชาร์จกลับมาใหม่
สาเหตุที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดใช้เวลานานในการชาร์จจนเต็มเหมือนเดิมนั้น มาจากสารตกค้างของตะกั่วซัลเฟตที่ตกตะกอนบนขั้วไฟฟ้าและส่วนประกอบภายในอื่นๆ ของแบตเตอรี่ ทำให้ต้องมีการปรับสมดุลของซัลเฟตจากขั้วไฟฟ้าและส่วนประกอบอื่นๆ ของแบตเตอรี่เป็นระยะๆ การตกตะกอนของตะกั่วซัลเฟตเกิดขึ้นทุกครั้งที่มีการชาร์จและคายประจุ และอิเล็กตรอนส่วนเกินที่เกิดจากการตกตะกอนจะทำให้เกิดไฮโดรเจน ส่งผลให้สูญเสียน้ำ ปัญหานี้จะทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป และสารตกค้างของซัลเฟตจะเริ่มก่อตัวเป็นผลึก ซึ่งจะทำลายความสามารถในการรับประจุของขั้วไฟฟ้า
ขั้วบวกของแบตเตอรี่ก้อนเดียวกันกลับให้ผลลัพธ์ที่ดี แม้จะมีตะกอนตะกั่วซัลเฟตเหมือนกัน ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าปัญหาอยู่ที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์และผู้ผลิตได้แก้ปัญหาโดยการเติมคาร์บอนลงในขั้วลบ (แคโทด) ของแบตเตอรี่ การเติมคาร์บอนช่วยปรับปรุงการรับประจุของแบตเตอรี่ ขจัดปัญหาการชาร์จไม่สมบูรณ์และการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่เนื่องจากสารตกค้างของตะกั่วซัลเฟต การเติมคาร์บอนทำให้แบตเตอรี่เริ่มทำงานเหมือน 'ซูเปอร์คาปาซิเตอร์' ซึ่งมีคุณสมบัติที่ช่วยให้แบตเตอรี่ทำงานได้ดีขึ้น
แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับงานที่ต้องการใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรด เช่น ในระบบที่มีการสตาร์ทและหยุดบ่อยครั้ง และระบบไฮบริดขนาดเล็ก/ขนาดกลาง แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนอาจมีน้ำหนักมากกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น แต่มีราคาประหยัด ทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำ และไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อน ต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิม แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบในช่วงความจุการชาร์จ 30 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ โดยไม่ต้องกังวลเรื่องการตกตะกอนของซัลเฟต แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในหลายๆ ด้าน แต่จะมีปัญหาเรื่องแรงดันไฟฟ้าตกขณะคายประจุเช่นเดียวกับซูเปอร์คาปาซิเตอร์
การก่อสร้างสำหรับซีเอสพาวเวอร์แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วสำหรับใช้งานรอบลึก
คุณสมบัติของแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วสำหรับใช้งานแบบ Deep Cycle
- ผสานคุณสมบัติของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและซูเปอร์คาปาซิเตอร์เข้าด้วยกัน
- การออกแบบเพื่ออายุการใช้งานที่ยาวนาน ประสิทธิภาพ PSoC และประสิทธิภาพการทำงานแบบวนรอบที่ยอดเยี่ยม
- พลังงานสูง ชาร์จและคายประจุได้อย่างรวดเร็ว
- l ดีไซน์ตารางและแผ่นตะกั่วที่เป็นเอกลักษณ์
- ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง/ต่ำมาก
- สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิ -30°C ถึง 60°C
- ความสามารถในการฟื้นตัวจากการปล่อยประจุลึก
ข้อดีของแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนแบบชาร์จเร็วสำหรับใช้งานแบบ Deep Cycle
แบตเตอรี่ทุกชนิดมีวัตถุประสงค์การใช้งานที่เฉพาะเจาะจง ขึ้นอยู่กับการใช้งานนั้นๆ และไม่สามารถกล่าวได้ว่าดีหรือไม่ดีโดยทั่วไป
แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนอาจไม่ใช่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ล่าสุด แต่ก็มีข้อดีหลายประการที่แม้แต่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ล่าสุดก็ยังไม่มี ข้อดีบางประการของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนมีดังต่อไปนี้:
- l ลดการเกิดซัลเฟตในกรณีที่ใช้งานโดยรักษาระดับประจุไฟฟ้าไว้บางส่วน
- แรงดันประจุต่ำลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพสูงขึ้น และแผ่นขั้วบวกสึกกร่อนน้อยลง
- และผลลัพธ์โดยรวมคืออายุการใช้งานของจักรยานที่ยาวนานขึ้น
ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนของเราสามารถทนทานต่อการชาร์จและคายประจุ 100% ได้อย่างน้อยแปดร้อยรอบ
การทดสอบประกอบด้วยการคายประจุทุกวันจนถึง 10.8V ด้วยกระแส I = 0.2C₂₀ พักในสภาพคายประจุประมาณสองชั่วโมง แล้วจึงชาร์จประจุใหม่ด้วยกระแส I = 0.2C₂₀
- l ≥ 1200 รอบ @ 90% DoD (คายประจุจนถึง 10.8V ด้วย I = 0.2C₂₀ พักในสภาพคายประจุประมาณสองชั่วโมง แล้วชาร์จใหม่ด้วย I = 0.2C₂₀)
- l ≥ 2500 รอบ @ 60% DoD (คายประจุเป็นเวลาสามชั่วโมงด้วย I = 0.2C₂₀ จากนั้นชาร์จใหม่ทันทีด้วย I = 0.2C₂₀)
- l ≥ 3700 รอบ @ 40% DoD (คายประจุเป็นเวลาสองชั่วโมงด้วย I = 0.2C₂₀ จากนั้นชาร์จใหม่ทันทีด้วย I = 0.2C₂₀)
- l ผลกระทบจากความเสียหายจากความร้อนมีน้อยมากในแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน เนื่องจากคุณสมบัติการชาร์จและการคายประจุของมัน เซลล์แต่ละเซลล์จึงอยู่ห่างไกลจากความเสี่ยงที่จะไหม้ ระเบิด หรือร้อนจัด
- แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบไฟฟ้าทั้งแบบต่อกับโครงข่ายและแบบไม่ต่อกับโครงข่าย คุณสมบัตินี้ทำให้แบตเตอรี่ชนิดนี้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากมีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟสูง
แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนVSแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบปิดผนึก, แบตเตอรี่เจล
- แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้ดีกว่าในสภาวะการชาร์จที่ไม่เต็ม (PSOC) แบตเตอรี่ตะกั่วทั่วไปทำงานได้ดีที่สุดและใช้งานได้นานที่สุดหากปฏิบัติตามระบอบการชาร์จแบบ "ชาร์จเต็ม" - "คายประจุจนหมด" - ชาร์จเต็มอีกครั้ง พวกมันจะไม่ตอบสนองได้ดีหากถูกชาร์จในสถานะใดๆ ระหว่างการชาร์จเต็มและคายประจุจนหมด แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนทำงานได้ดีกว่าในขอบเขตการชาร์จที่ไม่ชัดเจนเหล่านั้น
- แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนใช้ขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์ แบตเตอรี่คาร์บอนใช้ขั้วบวกแบบแบตเตอรี่ตะกั่วมาตรฐานและขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์ ขั้วซูเปอร์คาปาซิเตอร์นี้เป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้แบตเตอรี่คาร์บอนมีอายุการใช้งานยาวนาน ขั้วไฟฟ้าแบบตะกั่วมาตรฐานจะเกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อเวลาผ่านไปจากการชาร์จและการคายประจุ ขั้วลบแบบซูเปอร์คาปาซิเตอร์ช่วยลดการกัดกร่อนบนขั้วบวก ซึ่งนำไปสู่การยืดอายุการใช้งานของขั้วไฟฟ้าเอง และส่งผลให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
- แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีอัตราการชาร์จ/คายประจุที่เร็วกว่า แบตเตอรี่ตะกั่วแบบมาตรฐานมีอัตราการชาร์จ/คายประจุสูงสุดเพียง 5-20% ของความจุที่กำหนด ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถชาร์จหรือคายประจุแบตเตอรี่ได้นาน 5-20 ชั่วโมงโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายในระยะยาว แต่แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีอัตราการชาร์จ/คายประจุที่ไม่จำกัดในทางทฤษฎี
- แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนไม่ต้องการการบำรุงรักษาใดๆ แบตเตอรี่เหล่านี้ถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์และไม่ต้องการการบำรุงรักษาใดๆ เพิ่มเติม
- แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีราคาที่แข่งขันได้กับแบตเตอรี่แบบเจล แบตเตอรี่เจลยังคงมีราคาถูกกว่าเล็กน้อยเมื่อซื้อครั้งแรก แต่แบตเตอรี่คาร์บอนมีราคาแพงกว่าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ปัจจุบันส่วนต่างราคาของแบตเตอรี่เจลและคาร์บอนอยู่ที่ประมาณ 10-11% เมื่อพิจารณาว่าแบตเตอรี่คาร์บอนมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าประมาณ 30% คุณจะเห็นได้ว่าทำไมจึงเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่ากว่า
วันที่โพสต์: 8 เมษายน 2565
