CSPower Blei-Kohle-Batterietechnologie und -Vorteile

CSPower Blei-Kohle-Batterie – Technologie, Vorteile

Mit dem gesellschaftlichen Fortschritt steigen die Anforderungen an die Energiespeicherung in Batterien für verschiedene gesellschaftliche Anlässe stetig. 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 von ventilgeregelten Blei-Säure-Batterien mit einer Kathode aus Kohlenstoff und einer Anode aus Blei. Der Kohlenstoff an der Kohlenstoffkathode fungiert als Kondensator oder Superkondensator und ermöglicht schnelles Laden und Entladen sowie eine verlängerte Lebensdauer der Batterie in der Anfangsladephase.

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

• * Ausfallarten von VRLA-Blei-Säure-Flachplattenbatterien 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 Bleisulfatanteils 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 höchstens 0,2 C geladen werden, und die Hauptladephase sollte eine achtstündige Konstantladung 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-Kohle: 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 benötigten, um ihre ursprüngliche Ladung wiederherzustellen, waren Bleisulfatrückstände, 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 dadurch entstehende Elektronenüberschuss führt zur Wasserstoffproduktion und damit zum Wasserverlust. Dieses Problem verstärkt sich mit der Zeit, und die Sulfatrückstände beginnen, Kristalle zu bilden, die die Ladungsaufnahmefähigkeit der Elektrode beeinträchtigen.

Die positive Elektrode derselben Batterie liefert trotz der gleichen Bleisulfatablagerungen gute Ergebnisse. Dies verdeutlicht, dass das Problem in der negativen Elektrode der Batterie liegt. 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“ und trägt so zu einer besseren Leistung der Batterie bei.

Blei-Kohle-Batterien sind ein idealer Ersatz für Anwendungen, die Blei-Säure-Batterien erfordern, wie z. B. häufige Start-Stopp-Anwendungen und Mikro-/Mild-Hybridsysteme. Blei-Kohle-Batterien können im Vergleich zu anderen Batterietypen schwerer sein, sind aber kostengünstig, temperaturbeständig 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, weisen jedoch wie Superkondensatoren einen Spannungsabfall beim Entladen auf.

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 Bleipastendesign
• l Extreme Temperaturbeständigkeit
• l Betriebstemperaturbereich -30°C -60°C
• l Wiederherstellung nach Tiefentladung

Vorteile der schnell aufladbaren Deep Cycle Blei-Kohle-Batterie

Jeder Akku hat je nach Anwendung seinen vorgesehenen Einsatzzweck und lässt sich nicht pauschal als gut oder schlecht bezeichnen.

Blei-Kohle-Batterien gehören zwar nicht zur neuesten Batterietechnologie, bieten aber 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 Wiederaufladen bei I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 Zyklen @ 40% DoD (Entladung während zwei Stunden mit I = 0,2C₂₀, sofort wieder aufladen bei I = 0,2C₂₀)
• Die thermischen Schäden sind bei Blei-Kohle-Batterien aufgrund ihrer Lade- und Entladeeigenschaften 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 Solarstromanlagen, 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 weniger eindeutigen Ladebereichen.
• Blei-Kohlenstoff-Batterien verwenden negative Superkondensator-Elektroden. Kohlebatterien bestehen aus einer standardmäßigen positiven Bleibatterie-Elektrode und einer negativen Superkondensator-Elektrode. Diese Superkondensator-Elektrode ist der Schlüssel zur 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 sie langfristig Schaden nehmen. 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 geringfügig teurer. Der aktuelle Preisunterschied zwischen Gel- und Kohle-Batterien beträgt etwa 10–11 %. Bedenkt man, dass Kohle-Batterien etwa 30 % länger halten, wird deutlich, warum sie das bessere Preis-Leistungs-Verhältnis bieten.