Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi

January 11, 2023

hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi
Eski Ağaç: Kurşun Karbon Piller
Kurşun asitli akü, akü endüstrisinde bir emektardır.1859 yılında Fransız G.plante tarafından icat edilmiştir ve 150 yılı aşkın bir geçmişe sahiptir.Bununla da kalmayıp kurşun asitli akülerin ana çalışma prensibinin bu yıllarda neredeyse hiç değişmediği ve akü sektörünün duayenlerinden biri olduğu söylenebilir.Sıradan kurşun asitli pillerin pozitif aktif maddesi kurşun oksittir (PbO2), negatif aktif maddesi ise şebekeye bağlı olan kurşundur (Pb).Kurşun asitli aküler elektrolit olarak sulu sülfürik asit kullanır ve yapı olarak basittir ve kullanımı kolaydır.
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  0
Şarj ve deşarj reaksiyon mekanizması aşağıdaki gibidir:
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  1
Kurşun asitli aküler, özellikle birkaç önemli avantajı nedeniyle son yüz yılda en yaygın kullanılan akülerden biri olmuştur:
1.Düşük maliyet: yalnızca 0,6~0,7rmb/Wh;
2. Hazırlık süreci basittir: hazırlama ekipmanı ve tesis yatırımı büyük değildir ve lityum pillerden çok daha küçüktür;
3. Nispeten güvenli: patlama ve yanma olasılığı çok düşüktür;
4.Güçlü çevresel uyarlanabilirlik: geniş bir çalışma aralığına sahiptir ve sıcaklıkla performanstaki değişiklik, lityum iyon pillerinki kadar şiddetli değildir ve sıcaklık kontrol sistemleri için gereksinimler daha düşüktür;
5.Geri dönüşümü ve yeniden kullanımı kolay: Atık kurşun-asit pillerden aktif malzemeleri geri dönüştürmek nispeten kolaydır;
6.Olgun, kararlı ve güvenilir teknoloji: 100 yılı aşkın bir geçmişe sahip teknoloji, kullanımda zengin deneyime sahiptir ve güvenmeye değerdir. Ancak, geleneksel kurşun asitli pillerin her zaman olağanüstü sorunları olmuştur.
1. Ömür sorunu: Geleneksel olarak yalnızca birkaç yüz ömür vardır;
2. Yüksek güçlü çalışma sorunu: 0.5C'nin üzerindeki yüksek oranlı çalışma koşulları altında, "sülfasyon olayı" meydana gelir ve zayıflama hızlanır, bu aynı zamanda kurşun asitli pillerin ömrünün kısa olmasının temel nedenidir;
3. Enerji yoğunluğu yüksek değil: sadece 20~40Wh/kg, bu nedenle yüksek enerji yoğunluğuna sahip durumların çoğu, son yıllarda lityum pillerin güçlü yükselişinin de önemli bir nedeni olan lityum pilleri seçiyor;
4.Geri dönüşüm ve yeniden kullanım: Kurşun asitli pillerin geri dönüştürülmesi zor olmasa da, kurşun-asit pillerin geri dönüşümünde, geri dönüşüm mekanizmasının sağlıklı olmaması ve halk arasında çevre koruma bilincinin düşük olması nedeniyle birçok usulsüzlük yaşanmakta, bu da neden olmaktadır. Kaynak israfı ve çevre kirliliği.
Toplumun ilerlemesiyle birlikte, çeşitli sosyal ortamlarda pil enerjisinin depolanmasına yönelik gereksinimler sürekli olarak artmaktadır.Son birkaç on yılda, birçok pil teknolojisi büyük ilerleme kaydetti ve kurşun-asit pillerin geliştirilmesi de birçok fırsat ve zorlukla karşılaştı.Bu bağlamda bilim adamlarının ve mühendislerin çabalarıyla kurşun-asit pillerin negatif elektrot aktif maddesine karbon ekleniyor ve bu kurşun-asit pillerin bir üst versiyonu olan kurşun-karbon piller doğuyor.
 
Yeni Çiçekler: Kurşun Karbon Piller
Geleneksel kurşun-asit akülerdeki en büyük sorun, yüksek akımlarda uzun süre hizmet verdikten sonra negatif elektrotun sülfasyon etkisidir, bu da malzeme arızasına ve ani kapasite düşüşüne neden olur.Aynı zamanda, 7 saniye şarj etme gibi pil ilerlemesiyle ilgili birçok büyük haberi herkes gördü.Aslında, bu haberlerin tümü, piller değil, doğası gereği hızlı şarj olan süper kapasitörler hakkındadır.Kurşun-asit pillerin kısa panelinin (hızlı şarj ve deşarj) kapasitans mekanizmasının başa çıkmada daha iyi olduğu durum olduğunu görmek zor değil.Bu nedenle, birisi kurşun asitli akünün negatif elektroduna aktif karbon eklemenin kapasitörün ve akünün avantajlarını birleştirebileceğini düşündü.
Aslında, bir kurşun-asit batarya ile paralel olarak bir süper kapasitör kullanmak mümkündür (bu kullanım "dış paralel" olarak adlandırılabilir, yani batarya ve kapasitör, iki bağımsız bileşen olarak mekanik olarak paralel olarak entegre edilmiştir).Kurşun-karbon piller için şu anda durum, "karbon süper kapasitör kombinasyonuna sahip kurşun-asit pil" haline geliyor; bu, elektrikli çift katmanlı kapasitörlerin yüksek özgül gücünün ve uzun ömrünün avantajlarını kurşun-asit pillerde entegre etmek, güç ve özgül enerji iyileştirilir ve pil ömrü uzar, bu nedenle bazı yerlerde "ultra pil" olarak da adlandırılır.
Sıradan kurşun-asit pillerin negatif elektrot aktif malzemesi kurşundur (Pb), kurşun-karbon pillerde ise negatif elektrot saf Pb'den karbon malzemeye (C) elektrikli çift katmanlı kapasitans özellikleri + pil karakteristik sünger kurşun ( Pb) karışık bileşim Çift işlevli kompozit negatif elektrot, yani kurşun-karbon (Kurşun-karbon) negatif elektrot, daha sonra bir kurşun-karbon pili oluşturmak için Pb02 pozitif elektrot ile eşleştirilir.Genel olarak konuşursak, kurşun-karbon pillerdeki değişiklikler esas olarak negatif elektrotta görülür ve elektrot çözeltisi ile pozitif elektrottaki değişiklikler büyük değildir.Kurşun-karbon pillerin, kurşun-asit pillerin eski ağacında açan yeni çiçekler olduğu söylenebilir ve son yıllarda birçok iyi uygulama sonuçları elde edilmiştir.Bu bağlamda, eklenen karbon doğal olarak kredilendirilmelidir.
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  2
Şu anda yurt içi ve yurt dışında birçok pil şirketi kurşun-karbon pil üretiyor.Temsilci şirketler arasında Japonya'nın Furukawa, Ecoult, East Penn ve Axion ve yerli Sacred Sun, Shuangdeng, Nandu ve C&D yer alıyor.

Kurşun-karbon pilin çalışma prensibinin analizi
Geleneksel kurşun asitli pillerdeki temel sorunlardan biri, negatif elektrotun sülfatlanmasıdır; yani, yüksek hızlı deşarj modunda, negatif elektrot üzerindeki süngerimsi kurşun, HSO4- ile hızla reaksiyona girerek PbSO4 oluşturur.Şu anda, HSO4- ve Pb reaktan çifti nedeniyle PbSO4'ün tedarik uyumsuzluğu, PbSO4'ün çekirdeklenme hızının çok hızlı olmasına neden olur, bu da üretilen PbSO4'ün (doğası gereği yalıtkandır) negatifin yüzeyinde "yapışmasına" neden olur. elektrot veya aşırı büyük parçacıklar üretir;Negatif plakanın içinde üniform olarak üretilir veya yüzeyde sadece ince, üniform ve indirgenmesi kolay kadife PbSO4 üretilir.
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  3
Yüzeyde oluşan PbSO4 biriktirme tabakası veya büyük partikül PbSO4, etkili yüzey alanını ve elektron transferi ve reaksiyonu için gerekli malzemeleri önemli ölçüde azaltır, sonraki reaksiyonları zorlaştırır, böylece negatif plakanın içini "ölü" bir alan haline getirir.Şarj ederken, yüzey PbSO4 tabakası kurşun-asit bataryanın vücut reaksiyonunu engellediğinden, bu sırada negatif elektrotun potansiyeli bataryadaki suyu hidrojene elektrolize etmek zorundadır, bu da elektrolitin tükenmesine neden olur, bu da daha fazla olacak pil performansının bozulmasına yol açar.
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  4
Bu sorunu çözmek için, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi iletken bir ağ yapısı oluşturacak olan kurşun negatif elektroda karbon parçacıkları ekleyebiliriz.Bu ağ yapısının başlıca avantajları şunlardır:
1. Reaksiyon merkezleri sağlayın: bu karbon parçacıklarının yüzeyinde yeni reaktif merkezler oluşur;
2. Kutuplaşmayı azaltmak için iletken bir ağ oluşturun;
3. Elektrodun yüzeyinde ve içinde elektrokimyasal reaksiyonların tekdüze ilerlemesini desteklemek için daha ince ve düzgün bir kütle transfer ağı oluşturun, böylece PbSO4'ün yüzey üzerindeki konsantre çökelme etkisini azaltın;
4. Heterojen bir malzeme olarak PbSO4 partiküllerinin büyümesini engeller ve eşit dağılmasını sağlar;
5. Karbonun kapasitif etkisi sayesinde pilin kapasitesi ve güç özellikleri iyileştirilir.
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  5
Yukarıdaki avantajlara dayanarak, kurşun-karbon bataryaya karbon eklenmesi, negatif elektrotun sülfatlaşma eğilimini etkili bir şekilde bastırabilir, böylece batarya ömrü önemli ölçüde iyileştirilir.Sadece bu değil, kurşun-karbon pillerin üretim süreci, geleneksel kurşun-asit pillerden önemli ölçüde farklı değildir.Olgun süreci değiştirmeye gerek yoktur ve özellikle enerji depolama pillerinin uzun ömürlü ve düşük maliyetli gereksinimleri için üretim, büyük ölçekli üretime ulaşmak kolaydır.
Kurşun-karbon piller için eklenen birçok karbon türü vardır: karbon siyahı, aktif karbon, grafen, grafit, karbon fiber ve karbon nanotüpler.Kurşun-karbon piller için sağlanabilecek başlıca avantajları/ana işlevleri şunlardır: 1) İletim ve ısı iletimi;2) Reaksiyon için gerekli spesifik yüzey alanını ve elektriksel çift katmanlı kapasitansı sağlayan ağ gözenek yapısı.Kurşun-karbon pillerin geliştirilmesinin, karbon malzeme ailesine yeteneklerini sergilemeleri için bir aşama sağladığı söylenebilir, ancak performans iyileştirme ve maliyet kontrolü arasında nasıl bir denge kurulacağı, gelişmiş karbon uygulamasında dikkat edilmesi gereken bir sorun olabilir. kurşun-karbon pillerdeki malzemeler.Ayrıca karbon malzemelerinin eklenmesi de kontrol edilmelidir.Çok fazla karbon malzeme ilavesi, aktif malzemelerin plaka üzerine dökülmesi gibi bir dizi soruna yol açacaktır.
Çalışma ve Performans Özellikleri
Kurşun-karbon pilinin negatif elektrotu, nispeten düzgün ve ince bir kurşun metal-karbon parçacıkları ağı oluşturur.Bu yapı, difüzyon mesafesini kısaltmaya ve reaksiyonun homojenliğini geliştirmeye elverişlidir ve karbonun kendisi iyi iletkenlik ve kapasitans özelliklerine sahiptir.Geleneksel kurşun-asit akülerle karşılaştırıldığında, daha iyi düşük sıcaklıkta başlatma kabiliyetine, şarj kabul kabiliyetine ve yüksek akım şarj-deşarj performansına sahiptir.
Yüksek akımla çalışırken: kapasitör karbon malzemesi bir "tampon" görevi görür.Kurşun-karbon pil, sık sık anlık yüksek akım şarjı ve deşarjı altında çalışırken, kapasitif özelliklere sahip karbon malzeme esas olarak akımı serbest bırakır veya alır.Asit piller gibi, "negatif elektrot sülfatlanması" yüksek akım altında keskin bir şekilde meydana gelir ve bu da pilin hizmet ömrünü etkili bir şekilde uzatır;
Düşük akımla çalışırken: sünger kurşun negatif elektrot esas olarak sürekli enerji sağlamak için kullanılır ve yüksek akım etkisi nedeniyle karbonda kapasitif enerji olarak depolanan enerji de yakındaki kurşunla reaksiyona girer ve reaksiyon yavaş yavaş tekdüze hale gelir.
Enerji ve güç yoğunluğu 40~60Wh/kg, yaklaşık 300~400W/kg'a yükseltilebilir, performans zaten bazı lityum pillerin kapasitesine yakın ve daha da önemlisi, maliyeti hala 0,6~0,8rmb/Wh, düşük Lityum piller gibi diğer pillerle karşılaştırıldığında, maliyet kontrolünün sıkı olduğu durumlarda en fazla avantaja sahiptir.
Sığ şarj ve deşarj koşullarında uzun ömür, uzun çevrim ömrü (4500 kez (%70 DOD) gibi)
Pazar Konumlandırması ve Teknik Analiz: Kurşun Karbon mu, Lityum Piller mi, Diğerleri mi?
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  6
Son yıllarda, lityum-iyon pillerin gelişimi çok hızlı olmuştur ve birçok insanda "kurşun-asit piller geri kalmışsa ortadan kaldırılmalıdır" izlenimi vermektedir.Bununla birlikte, aslında, kurşun-karbon pil teknolojisinin tanıtılması ve geliştirilmesiyle, temel rekabet gücü: düşük maliyet (0,6~0,8 rmb/Wh) ve iyi kullanım ömrü, onu sabit enerji depolama, düşük hızlı elektrikli araçlar, elektrikli Bisikletler ve diğer alanlar, lityum pil ve diğer teknolojilerin güçlü bir rakibi haline gelerek büyük başarılar elde etti.
1. Sabit enerji depolama açısından, fotovoltaik güç istasyonu enerji depolama, rüzgar enerjisi enerji depolama ve şebeke pik düzenlemesi gibi enerji depolama alanları genellikle pillerin yüksek güç yoğunluğu, uzun çevrim ömrü ve düşük fiyat özelliklerine sahip olmasını gerektirir.Kurşun-karbon piller, geniş alan ve yüksek maliyet gereksinimleri olan durumlarda daha büyük bir rekabet avantajına sahiptir ve nispeten ilk yatırım maliyeti nispeten düşüktür.Lityum piller, alan gerektiren durumlar için daha uygundur ve yüksek enerji yoğunlukları ve yüksek maliyetleri nedeniyle maliyete daha az duyarlıdır ve dağıtılmış enerji depolama durumlarında daha fazla geliştirilecektir.Kapasitörler (yalnızca güç tamponlama için kullanılabilen çok düşük enerji depolama yoğunluğu) ve akış pilleri (orta teknoloji olgunluğu, önemli ölçüde daha büyük hacim) gibi diğer enerji depolama teknolojileri ile karşılaştırıldığında, kurşun-karbon teknolojisi bu aşamada hala iyi bir rekabet gücüne sahiptir. .
hakkında en son şirket haberleri Endüstri Gözlemi | Yaşlı Ağaçlar ve Yeni Çiçekler——Kurşun-Karbon Batarya Teknolojisine Giriş ve Enerji Depolama Uygulamalarının Analizi  7
2. Ulaşım enerjisi depolaması açısından, kurşun-karbon pillerin ana rekabet avantajları düşük maliyet, istikrarlı performans ve iyi güvenliktir.A. Düşük maliyet, düşük hızlı elektrikli araçlar gibi düşük kaliteli pazarda bir avantaja sahip olmasını sağlar.Ülkenin lityum pilleri teşvik etme fikri olsa da sonuçta piyasa kurallarına uyulması gerekiyor.B. İstikrarlı performans, kurşun-karbon pillerin yüksek ve düşük sıcaklıklar gibi aşırı koşullar altında güvenilir koruma sağlamasını sağlar.Örneğin, bir arabanın start-stop güç kaynağı -20°C'de büyük bir akım verebilmelidir, oysa lityum pillerin düşük sıcaklık performansı her zaman evrensel olmuştur.uzun süredir devam eden sorun.C. İyi güvenlik: Taşıma araçlarının güvenliği fazla vurgulanamaz.Lityum pillerin nesnel olarak bu konuda eksiklikleri vardır ve kurşun-asit-kurşun-karbon pillerin bu konuda doğaları gereği bariz avantajları vardır.
Bu nedenle yazar, kurşun-karbon pillerin son yıllarda bazı alt alanlardaki baskın konumunu sürdüreceğine inanıyor.Lityum pil gibi teknolojiler hızla gelişiyor olsa da bu pil teknolojilerinin her birinin kendine göre avantaj ve dezavantajları bulunmakta ve hiçbir enerji depolama teknolojisi çeşitli ölçek ve senaryolarda kullanılamamaktadır.Alanın ihtiyaçlarına göre uygun enerji depolama teknolojisi uygulamasını seçmek kral yoludur.
sonsöz:
Kurşun asitli akü eski ve pratik bir akü teknolojisidir.Kondansatör karbonunun optimizasyonu ile üretilen yeni nesil kurşun-karbon batarya, bu muhteşem batarya teknolojisinin yeni dönemde efsanesini sürdürmesi için önemli bir güçlendirici oldu.Maliyet, performans kararlılığı ve güvenlik, bu tür pillerin temel avantajlarıdır, bu nedenle, son yıllarda sabit enerji depolama ve düşük kaliteli elektrikli araçlar alanlarında hala iyi bir rekabet gücüne sahip olacaktır.Elbette çeşitli teknolojiler sürekli gelişiyor ve daha yeni ve daha iyi enerji depolama teknolojilerinin ortaya çıkıp olgunlaşmaya devam ederek hayatımıza kolaylıklar getirmesini de heyecanla bekliyoruz.