Công nghệ và ưu điểm của pin chì-carbon CSPower

Pin chì cacbon CSPower – Công nghệ, Ưu điểm

Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu về lưu trữ năng lượng pin trong nhiều lĩnh vực khác nhau ngày càng tăng. Trong vài thập kỷ qua, nhiều công nghệ pin đã có những bước tiến vượt bậc, và sự phát triển của pin axit chì cũng gặp phải nhiều cơ hội và thách thức. Trong bối cảnh đó, các nhà khoa học và kỹ sư đã cùng nhau nghiên cứu để bổ sung carbon vào vật liệu hoạt tính âm của pin axit chì, và từ đó pin chì-carbon, một phiên bản nâng cấp của pin axit chì, ra đời.

Ắc quy chì-cacbon là một dạng tiên tiến của ắc quy chì-axit điều chỉnh bằng van, sử dụng cực âm làm bằng cacbon và cực dương làm bằng chì. Cacbon trên cực âm làm bằng cacbon đóng vai trò như một tụ điện hoặc "siêu tụ điện", cho phép sạc và xả nhanh chóng, đồng thời kéo dài tuổi thọ ở giai đoạn sạc ban đầu của ắc quy.

Tại sao thị trường cần pin chì-cacbon????

• * Các chế độ hỏng hóc của ắc quy axit chì VRLA dạng tấm phẳng trong trường hợp chu kỳ hoạt động cường độ cao

Các kiểu hỏng hóc phổ biến nhất là:

– Hiện tượng mềm hóa hoặc bong tróc vật liệu hoạt tính. Trong quá trình phóng điện, oxit chì (PbO2) của bản cực dương được chuyển hóa thành sunfat chì (PbSO4), và trở lại thành oxit chì trong quá trình sạc. Chu kỳ sạc/xả thường xuyên sẽ làm giảm độ kết dính của vật liệu bản cực dương do thể tích sunfat chì cao hơn so với oxit chì.

– Sự ăn mòn lưới của bản cực dương. Phản ứng ăn mòn này tăng tốc vào cuối quá trình sạc do sự hiện diện cần thiết của axit sulfuric.

– Sự sunfat hóa vật liệu hoạt tính của cực âm. Trong quá trình phóng điện, chì (Pb) của cực âm cũng chuyển hóa thành chì sunfat (PbSO4). Khi ở trạng thái sạc thấp, các tinh thể chì sunfat trên cực âm phát triển và cứng lại, tạo thành một lớp không thể xuyên thủng, không thể chuyển hóa trở lại thành vật liệu hoạt tính. Kết quả là dung lượng giảm dần, cho đến khi pin trở nên vô dụng.

• * Việc sạc lại pin axit chì cần thời gian.

Lý tưởng nhất, ắc quy axit chì nên được sạc với tốc độ không vượt quá 0,2C, và giai đoạn sạc chính nên kéo dài tám giờ bằng phương pháp sạc hấp thụ. Tăng dòng điện và điện áp sạc sẽ rút ngắn thời gian sạc lại nhưng sẽ làm giảm tuổi thọ do nhiệt độ tăng và sự ăn mòn nhanh hơn của cực dương do điện áp sạc cao hơn.

• * Chì cacbon: hiệu suất sạc một phần tốt hơn, tuổi thọ chu kỳ dài hơn và hiệu suất chu kỳ sâu cao hơn.

Việc thay thế vật liệu hoạt tính của cực âm bằng vật liệu composite chì-cacbon có thể làm giảm hiện tượng sunfat hóa và cải thiện khả năng tiếp nhận điện tích của cực âm.

Công nghệ pin chì cacbon

Hầu hết các loại pin hiện nay đều sạc nhanh trong vòng một giờ hoặc hơn. Trong khi đang sạc, pin vẫn có thể cung cấp năng lượng đầu ra, giúp chúng hoạt động được ngay cả khi đang sạc, kéo dài thời gian sử dụng. Tuy nhiên, vấn đề nảy sinh ở pin axit chì là thời gian xả rất ngắn và thời gian sạc đầy lại rất lâu.

Lý do khiến ắc quy chì-axit mất nhiều thời gian để sạc đầy trở lại là do cặn sunfat chì kết tủa trên các điện cực và các bộ phận bên trong khác của ắc quy. Điều này đòi hỏi phải cân bằng sunfat định kỳ trên các điện cực và các bộ phận khác của ắc quy. Sự kết tủa sunfat chì này xảy ra trong mỗi chu kỳ sạc và xả, và lượng electron dư thừa do kết tủa gây ra sự sản sinh hydro dẫn đến mất nước. Vấn đề này ngày càng trầm trọng theo thời gian và cặn sunfat bắt đầu tạo thành tinh thể, làm giảm khả năng tiếp nhận điện tích của điện cực.

Điện cực dương của cùng một loại pin vẫn cho kết quả tốt mặc dù có cùng lượng kết tủa sunfat chì, điều này cho thấy vấn đề nằm ở điện cực âm của pin. Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học và nhà sản xuất đã giải quyết bằng cách thêm carbon vào điện cực âm (cathode) của pin. Việc bổ sung carbon giúp cải thiện khả năng tiếp nhận điện của pin, loại bỏ hiện tượng sạc không đầy đủ và sự lão hóa của pin do cặn sunfat chì gây ra. Bằng cách thêm carbon, pin bắt đầu hoạt động như một "siêu tụ điện", phát huy các đặc tính của nó để mang lại hiệu suất tốt hơn.

Pin chì-carbon là sự thay thế hoàn hảo cho các ứng dụng sử dụng pin axit chì, ví dụ như trong các ứng dụng khởi động/dừng thường xuyên và các hệ thống hybrid nhỏ/trung bình. Pin chì-carbon có thể nặng hơn so với các loại pin khác, nhưng chúng tiết kiệm chi phí, chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và không cần cơ chế làm mát. Trái ngược với pin axit chì truyền thống, pin chì-carbon hoạt động hoàn hảo ở mức dung lượng sạc từ 30 đến 70% mà không lo bị lắng đọng sunfat. Pin chì-carbon hoạt động tốt hơn pin axit chì trong hầu hết các chức năng, nhưng chúng bị sụt áp khi xả giống như siêu tụ điện.

Công trình xây dựng choCSPowerPin chì cacbon chu kỳ sâu sạc nhanh

Các tính năng của pin chì cacbon chu kỳ sâu sạc nhanh

• Kết hợp các đặc điểm của ắc quy chì-axit và siêu tụ điện.
• Thiết kế dịch vụ vòng đời dài, hiệu năng PSoC và hiệu năng chu kỳ tuyệt vời.
• Công suất cao, sạc và xả nhanh
• Thiết kế lưới và dán chì độc đáo
• Khả năng chịu nhiệt độ cực cao
• Có khả năng hoạt động ở nhiệt độ -30°C đến -60°C
• Khả năng phục hồi sau xả sâu

Ưu điểm của pin chì cacbon chu kỳ sâu sạc nhanh

Mỗi loại pin đều có công dụng riêng tùy thuộc vào ứng dụng của nó và không thể được đánh giá là tốt hay xấu một cách chung chung.

Pin chì-carbon có thể không phải là công nghệ pin mới nhất, nhưng nó lại mang đến một số ưu điểm vượt trội mà ngay cả các công nghệ pin mới nhất cũng không thể cung cấp. Một số ưu điểm của pin chì-carbon được liệt kê dưới đây:

• Ít sunfat hóa hơn trong trường hợp vận hành ở trạng thái sạc một phần.
• Điện áp sạc thấp hơn, do đó hiệu suất cao hơn và ít gây ăn mòn cực dương hơn.
• Và kết quả tổng thể là tuổi thọ chu kỳ được cải thiện.

Các thử nghiệm đã chứng minh rằng pin chì-carbon của chúng tôi có thể chịu được ít nhất tám trăm chu kỳ xả 100% (DoD).

Các thử nghiệm bao gồm việc xả điện hàng ngày xuống 10,8V với dòng điện I = 0,2C₂₀, sau đó nghỉ khoảng hai giờ ở trạng thái xả, và cuối cùng sạc lại với dòng điện I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 chu kỳ @ 90% DoD (xả đến 10,8V với I = 0,2C₂₀, nghỉ khoảng hai giờ ở trạng thái xả hết, sau đó sạc lại với I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 chu kỳ @ 60% DoD (xả trong ba giờ với I = 0,2C₂₀, sạc lại ngay lập tức với I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 chu kỳ @ 40% DoD (xả trong hai giờ với I = 0,2C₂₀, sạc lại ngay lập tức với I = 0,2C₂₀)
• Tác động gây hư hại do nhiệt là rất nhỏ trong pin chì-carbon do đặc tính sạc-xả của chúng. Các cell pin riêng lẻ ít có nguy cơ bị cháy, nổ hoặc quá nhiệt.
• Pin chì-carbon là sự lựa chọn hoàn hảo cho cả hệ thống điện lưới và điện độc lập. Đặc tính này khiến chúng trở thành lựa chọn tốt cho hệ thống điện mặt trời vì chúng cung cấp khả năng xả dòng điện cao.

Pin chì cacbonVSẮc quy axit chì kín, ắc quy gel

• Pin chì-cacbon hoạt động tốt hơn ở trạng thái sạc một phần (PSOC). Pin chì thông thường hoạt động tốt nhất và bền hơn nếu tuân theo chế độ "sạc đầy" - "xả hết" - sạc đầy nghiêm ngặt; chúng không hoạt động tốt khi được sạc ở bất kỳ trạng thái nào giữa đầy và hết. Pin chì-cacbon hoạt động tốt hơn trong các vùng sạc không rõ ràng hơn.
• Ắc quy chì-cacbon sử dụng điện cực âm là siêu tụ điện. Ắc quy cacbon sử dụng điện cực dương loại chì tiêu chuẩn và điện cực âm là siêu tụ điện. Điện cực siêu tụ điện này là chìa khóa cho tuổi thọ của ắc quy cacbon. Điện cực loại chì tiêu chuẩn trải qua phản ứng hóa học theo thời gian do quá trình sạc và xả. Điện cực âm siêu tụ điện làm giảm sự ăn mòn trên điện cực dương, dẫn đến tuổi thọ của chính điện cực dài hơn, từ đó giúp ắc quy bền hơn.
• Pin chì-cacbon có tốc độ sạc/xả nhanh hơn. Pin chì thông thường có tốc độ sạc/xả tối đa từ 5-20% dung lượng định mức, nghĩa là bạn có thể sạc hoặc xả pin từ 5 đến 20 giờ mà không gây hư hại lâu dài. Pin chì-cacbon có tốc độ sạc/xả lý thuyết không giới hạn.
• Ắc quy chì-cacbon không cần bảo dưỡng. Chúng được niêm phong hoàn toàn và không cần bất kỳ hoạt động bảo trì nào.
• Ắc quy chì-cacbon có giá thành cạnh tranh với ắc quy gel. Ắc quy gel vẫn rẻ hơn một chút khi mua ban đầu, nhưng ắc quy carbon chỉ đắt hơn một chút. Chênh lệch giá hiện tại giữa ắc quy gel và ắc quy carbon vào khoảng 10-11%. Hãy xem xét rằng ắc quy carbon có tuổi thọ cao hơn khoảng 30% và bạn có thể thấy tại sao nó là lựa chọn tiết kiệm hơn.