CSPower Blei-Kohle-Batterietechnologie und -Vorteile

CSPower Blei-Kohle-Batterie – Technologie, Vorteile

Mit dem gesellschaftlichen Fortschritt steigen auch die Anforderungen an die Energiespeicherung in Batterien für verschiedene gesellschaftliche Anlässe. In den letzten Jahrzehnten haben viele Batterietechnologien große Fortschritte gemacht, und auch die Entwicklung von Blei-Säure-Batterien ist mit vielen Chancen und Herausforderungen verbunden. In diesem Zusammenhang arbeiteten Wissenschaftler und Ingenieure gemeinsam daran, dem negativen Aktivmaterial von Blei-Säure-Batterien Kohlenstoff hinzuzufügen. So entstand die Blei-Kohlenstoff-Batterie, eine verbesserte Version der Blei-Säure-Batterien.

Blei-Kohlenstoff-Batterien sind eine Weiterentwicklung der ventilgeregelten Blei-Säure-Batterien mit einer Kathode aus Kohlenstoff und einer Anode aus Blei. Der Kohlenstoff an der Kohlenstoffkathode fungiert als Kondensator oder „Superkondensator“, der schnelles Laden und Entladen sowie eine verlängerte Lebensdauer der Batterie in der Anfangsladephase ermöglicht.

Warum der Markt Blei-Kohle-Batterien braucht???

• * Ausfallarten von VRLA-Blei-Säure-Batterien mit flacher Platte bei intensiver Zyklisierung

Die häufigsten Fehlerarten sind:

– Erweichung oder Ablösung des aktiven Materials. Beim Entladen wandelt sich das Bleioxid (PbO2) der positiven Platte in Bleisulfat (PbSO4) und beim Laden wieder in Bleioxid um. Häufiges Laden verringert die Kohäsion des positiven Plattenmaterials aufgrund des höheren Bleisulfat-Gehalts im Vergleich zu Bleioxid.

– Korrosion des Gitters der positiven Platte. Diese Korrosionsreaktion wird am Ende des Ladevorgangs durch die notwendige Anwesenheit von Schwefelsäure beschleunigt.

– Sulfatierung des Aktivmaterials der Minusplatte. Beim Entladen wandelt sich auch das Blei (Pb) der Minusplatte in Bleisulfat (PbSO4) um. Bei niedrigem Ladezustand wachsen und härten die Bleisulfatkristalle auf der Minusplatte aus und bilden eine undurchdringliche Schicht, die nicht wieder in Aktivmaterial umgewandelt werden kann. Die Folge ist eine abnehmende Kapazität, bis die Batterie unbrauchbar wird.

• * Das Aufladen einer Blei-Säure-Batterie dauert einige Zeit

Idealerweise sollte eine Blei-Säure-Batterie mit einer Laderate von nicht mehr als 0,2 C geladen werden. Die Hauptladephase sollte eine achtstündige Konstantspannungsladung umfassen. Eine Erhöhung des Ladestroms und der Ladespannung verkürzt die Ladezeit, allerdings auf Kosten einer verkürzten Lebensdauer aufgrund der Temperaturerhöhung und einer schnelleren Korrosion der positiven Platte aufgrund der höheren Ladespannung.

• * Blei-Kohlenstoff: bessere Leistung im Teilladezustand, mehr Zyklen, längere Lebensdauer und höhere Effizienz bei tiefen Zyklen

Durch Ersetzen des aktiven Materials der negativen Platte durch ein Blei-Kohlenstoff-Komposit kann die Sulfatierung potenziell verringert und die Ladungsaufnahme der negativen Platte verbessert werden.

Blei-Kohlenstoff-Batterietechnologie

Die meisten verwendeten Batterien lassen sich innerhalb einer Stunde oder länger schnell aufladen. Auch im geladenen Zustand können die Batterien noch Energie abgeben, wodurch sie auch bei erhöhtem Ladezustand betriebsbereit bleiben und ihre Nutzung erhöhen. Bei Blei-Säure-Batterien trat jedoch das Problem auf, dass die Entladung sehr kurz und das Aufladen sehr lange dauerte.

Der Grund für die lange Zeit, die Blei-Säure-Batterien brauchten, um ihre ursprüngliche Ladung wiederherzustellen, waren Bleisulfatreste, die sich an den Elektroden und anderen internen Komponenten der Batterie abgelagert hatten. Dies erforderte einen periodischen Ausgleich des Sulfats von Elektroden und anderen Batteriekomponenten. Diese Bleisulfatablagerung erfolgt bei jedem Lade- und Entladezyklus. Der Elektronenüberschuss durch die Ablagerung führt zur Wasserstoffproduktion und damit zum Wasserverlust. Dieses Problem verstärkt sich mit der Zeit, und die Sulfatreste beginnen, Kristalle zu bilden, die die Ladungsaufnahmefähigkeit der Elektrode beeinträchtigen.

Die positive Elektrode derselben Batterie liefert trotz der gleichen Bleisulfatablagerungen gute Ergebnisse. Das Problem liegt also eindeutig in der negativen Elektrode der Batterie. Wissenschaftler und Hersteller haben dieses Problem durch die Zugabe von Kohlenstoff zur negativen Elektrode (Kathode) der Batterie gelöst. Die Zugabe von Kohlenstoff verbessert die Ladungsaufnahme der Batterie und verhindert die durch Bleisulfatrückstände verursachte Teilladung und Alterung der Batterie. Durch die Zugabe von Kohlenstoff verhält sich die Batterie wie ein „Superkondensator“, der seine Eigenschaften für eine bessere Leistung der Batterie einsetzt.

Blei-Kohle-Batterien sind ein perfekter Ersatz für Anwendungen, die Blei-Säure-Batterien erfordern, wie z. B. in häufigen Start-Stopp-Anwendungen und Mikro-/Mild-Hybridsystemen. Blei-Kohle-Batterien können im Vergleich zu anderen Batterietypen schwerer sein, sind aber kostengünstig, beständig gegen extreme Temperaturen und benötigen keine Kühlung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien funktionieren diese Blei-Kohle-Batterien zwischen 30 und 70 Prozent Ladekapazität einwandfrei, ohne dass Sulfatausfällungen befürchtet werden müssen. Blei-Kohle-Batterien übertreffen Blei-Säure-Batterien in den meisten Funktionen, erleiden jedoch wie ein Superkondensator einen Spannungsabfall beim Entladen.

Konstruktion fürCSPowerSchnelllade-Deep-Cycle-Blei-Kohle-Akku

Funktionen für Fast Charge Deep Cycle Blei-Kohle-Batterien

• l Kombinieren Sie die Eigenschaften von Blei-Säure-Batterien und Superkondensatoren
• l Langlebiges Servicedesign, hervorragende PSoC- und zyklische Leistung
• l Hohe Leistung, schnelles Laden und Entladen
• l Einzigartiges Gitter- und Bleiklebedesign
• l Extreme Temperaturtoleranz
• l Betriebstemperaturbereich -30 °C -60 °C
• l Wiederherstellung nach Tiefentladung

Vorteile der schnell aufladbaren Deep Cycle Blei-Kohle-Batterie

Jede Batterie hat je nach Anwendung ihren vorgesehenen Einsatzzweck und lässt sich nicht pauschal als gut oder schlecht bezeichnen.

Blei-Kohle-Batterien sind zwar nicht die modernste Batterietechnologie, bieten aber dennoch einige Vorteile, die selbst moderne Batterietechnologien nicht bieten können. Einige dieser Vorteile sind im Folgenden aufgeführt:

• l Weniger Sulfatierung bei Teilladebetrieb.
• l Niedrigere Ladespannung und daher höherer Wirkungsgrad und weniger Korrosion der positiven Platte.
• l Und das Gesamtergebnis ist eine verbesserte Zykluslebensdauer.

Tests haben gezeigt, dass unsere Blei-Kohle-Batterien mindestens achthundert 100 % DoD-Zyklen standhalten.

Die Tests bestehen aus einer täglichen Entladung auf 10,8V mit I = 0,2C₂₀, einer etwa zweistündigen Ruhepause im entladenen Zustand und einer anschließenden Wiederaufladung mit I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 Zyklen @ 90% DoD (Entladung auf 10,8V mit I = 0,2C₂₀, danach ca. zwei Stunden Ruhezeit im entladenen Zustand und anschließende Wiederaufladung mit I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 Zyklen @ 60% DoD (Entladung während drei Stunden mit I = 0,2C₂₀, sofort durch Wiederaufladung bei I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 Zyklen @ 40% DoD (Entladung während zwei Stunden mit I = 0,2C₂₀, sofort durch Wiederaufladung bei I = 0,2C₂₀)
• l Aufgrund der Lade- und Entladeeigenschaften von Blei-Kohle-Batterien ist die thermische Schädigung minimal. Einzelne Zellen sind weit entfernt von der Gefahr des Verbrennens, Explodierens oder Überhitzens.
• l Blei-Kohle-Batterien eignen sich perfekt für On-Grid- und Off-Grid-Systeme. Diese Eigenschaft macht sie zu einer guten Wahl für Solarstromsysteme, da sie eine hohe Entladestromfähigkeit bieten

Blei-Kohle-BatterienVSVersiegelte Blei-Säure-Batterie, Gel-Batterien

• Blei-Kohle-Batterien eignen sich besser für den Betrieb in partiellen Ladezuständen (PSOC). Gewöhnliche Bleibatterien funktionieren am besten und halten länger, wenn sie einem strikten Lade-Entlade-Volllade-Regime folgen; sie reagieren nicht gut auf das Laden in einem Zustand zwischen voll und leer. Blei-Kohle-Batterien funktionieren besser in den unklareren Ladebereichen.
• Blei-Kohle-Batterien verwenden negative Superkondensator-Elektroden. Kohlebatterien bestehen aus einer standardmäßigen positiven Bleibatterie-Elektrode und einer negativen Superkondensator-Elektrode. Diese Superkondensator-Elektrode ist entscheidend für die Langlebigkeit der Kohlebatterien. Eine standardmäßige Bleielektrode unterliegt im Laufe der Zeit durch Laden und Entladen einer chemischen Reaktion. Die negative Superkondensator-Elektrode reduziert die Korrosion an der positiven Elektrode und verlängert so die Lebensdauer der Elektrode selbst, was wiederum zu einer längeren Lebensdauer der Batterien führt.
• Blei-Kohle-Batterien haben schnellere Lade-/Entladeraten. Standard-Blei-Batterien haben maximal 5–20 % ihrer Nennkapazität. Das bedeutet, dass Sie die Batterien 5–20 Stunden lang laden oder entladen können, ohne dass die Einheiten langfristig beschädigt werden. Kohle-Blei-Batterien haben eine theoretisch unbegrenzte Lade-/Entladerate.
• l Blei-Kohle-Batterien sind wartungsfrei. Die Batterien sind vollständig versiegelt und erfordern keine aktive Wartung.
• Blei-Kohle-Batterien sind preislich mit Gel-Batterien konkurrenzfähig. Gel-Batterien sind in der Anschaffung immer noch etwas günstiger, Kohle-Batterien hingegen nur unwesentlich teurer. Der aktuelle Preisunterschied zwischen Gel- und Kohle-Batterien beträgt etwa 10–11 %. Berücksichtigt man, dass Kohle-Batterien etwa 30 % länger halten, ist das Preis-Leistungs-Verhältnis deutlich besser.