Technologie et avantages des batteries plomb-carbone CSPower

Batterie plomb-carbone CSPower : technologie et avantages

Avec l'évolution de la société, les besoins en stockage d'énergie par batterie pour diverses occasions sociales ne cessent de croître. Ces dernières décennies, de nombreuses technologies de batteries ont considérablement progressé, et le développement des batteries plomb-acide a également rencontré de nombreuses opportunités et défis. Dans ce contexte, scientifiques et ingénieurs ont collaboré pour ajouter du carbone à la matière active négative des batteries plomb-acide, donnant naissance à la batterie plomb-carbone, une version améliorée des batteries plomb-acide.

Les batteries plomb-carbone sont une forme avancée de batteries plomb-acide à régulation par soupape. Elles utilisent une cathode et une anode en carbone. Le carbone de la cathode joue le rôle de condensateur, ou « supercondensateur », permettant une charge et une décharge rapides, ainsi qu'une durée de vie prolongée lors de la phase initiale de charge.

Pourquoi le marché a besoin de batteries plomb-carbone???

• * Modes de défaillance des batteries plomb-acide VRLA à plaques plates en cas de cyclage intensif

Les modes de défaillance les plus courants sont :

– Ramollissement ou décollement du matériau actif. Lors de la décharge, l'oxyde de plomb (PbO2) de la plaque positive se transforme en sulfate de plomb (PbSO4), puis à nouveau en oxyde de plomb lors de la charge. Des cycles fréquents réduisent la cohésion du matériau de la plaque positive en raison du volume plus important de sulfate de plomb par rapport à l'oxyde de plomb.

– Corrosion de la grille de la plaque positive. Cette réaction de corrosion s'accélère en fin de charge en raison de la présence nécessaire d'acide sulfurique.

– Sulfatation du matériau actif de la plaque négative. Lors de la décharge, le plomb (Pb) de la plaque négative se transforme également en sulfate de plomb (PbSO4). Laissés à faible charge, les cristaux de sulfate de plomb sur la plaque négative grossissent et durcissent, formant une couche impénétrable qui ne peut être reconvertie en matériau actif. Il en résulte une diminution de la capacité, jusqu'à ce que la batterie devienne inutilisable.

• * Il faut du temps pour recharger une batterie au plomb

Idéalement, une batterie au plomb devrait être chargée à une température ne dépassant pas 0,2 °C, et la phase de charge de masse devrait durer huit heures. L'augmentation du courant et de la tension de charge raccourcira le temps de recharge, mais réduira sa durée de vie en raison de l'augmentation de la température et d'une corrosion plus rapide de la plaque positive due à la tension de charge plus élevée.

• * Plomb carbone : meilleures performances en état de charge partiel, plus de cycles de longue durée et une efficacité supérieure en cycle profond

Le remplacement du matériau actif de la plaque négative par un composite plomb-carbone réduit potentiellement la sulfatation et améliore l'acceptation de charge de la plaque négative.

Technologie des batteries au plomb et au carbone

La plupart des batteries actuelles offrent une charge rapide en une heure ou plus. Même en état de charge, elles peuvent continuer à fournir de l'énergie, ce qui les rend opérationnelles même en cas d'utilisation intensive. Cependant, le problème des batteries plomb-acide était leur temps de décharge très court et leur temps de recharge très long.

La raison pour laquelle les batteries au plomb-acide mettaient si longtemps à retrouver leur charge initiale était la précipitation de sulfate de plomb résiduel sur les électrodes et autres composants internes de la batterie. Cela nécessitait une égalisation intermittente du sulfate provenant des électrodes et des autres composants de la batterie. Cette précipitation de sulfate de plomb se produit à chaque cycle de charge et de décharge, et l'excès d'électrons dû à cette précipitation entraîne une production d'hydrogène, entraînant une perte d'eau. Ce problème s'aggrave avec le temps et les résidus de sulfate commencent à former des cristaux qui altèrent la capacité d'acceptation de charge de l'électrode.

L'électrode positive de la même batterie produit de bons résultats malgré la présence des mêmes précipités de sulfate de plomb, ce qui suggère que le problème se situe au niveau de l'électrode négative. Pour y remédier, scientifiques et fabricants ont ajouté du carbone à l'électrode négative (cathode). Cet ajout améliore l'absorption de charge de la batterie, éliminant ainsi la charge partielle et le vieillissement de la batterie dus aux résidus de sulfate de plomb. Grâce à l'ajout de carbone, la batterie se comporte comme un « supercondensateur », offrant ainsi ses propriétés pour de meilleures performances.

Les batteries plomb-carbone constituent une alternative idéale aux applications nécessitant une batterie plomb-acide, comme les démarrages-arrêts fréquents et les systèmes micro/hybrides légers. Elles peuvent être plus lourdes que d'autres types de batteries, mais elles sont économiques, résistantes aux températures extrêmes et ne nécessitent pas de système de refroidissement. Contrairement aux batteries plomb-acide traditionnelles, ces batteries plomb-carbone fonctionnent parfaitement entre 30 et 70 % de leur capacité de charge, sans risque de précipitations de sulfate. Les batteries plomb-carbone surpassent les batteries plomb-acide dans la plupart des cas, mais subissent une chute de tension à la décharge, comme un supercondensateur.

Construction pourCSPowerBatterie au plomb-carbone à décharge profonde et charge rapide

Caractéristiques de la batterie plomb-carbone à décharge profonde et charge rapide

• l Combiner les caractéristiques de la batterie au plomb et du supercondensateur
• l Conception de service à cycle de vie long, excellentes performances PSoC et cycliques
• l Haute puissance, charge et décharge rapides
• l Conception unique de grille et de collage de plomb
• l Tolérance aux températures extrêmes
• l Capable de fonctionner à -30°C -60°C
• l Capacité de récupération de décharge profonde

Avantages de la batterie plomb-carbone à décharge profonde et charge rapide

Chaque batterie a son utilisation prévue en fonction de ses applications et ne peut pas être qualifiée de bonne ou de mauvaise de manière générale.

La batterie plomb-carbone n'est peut-être pas la technologie la plus récente, mais elle offre des avantages considérables que même les technologies récentes ne peuvent offrir. Voici quelques-uns de ces avantages :

• l Moins de sulfatation en cas de fonctionnement en état de charge partiel.
• l Tension de charge plus faible et donc efficacité plus élevée et moins de corrosion de la plaque positive.
• l Et le résultat global est une durée de vie améliorée.

Des tests ont montré que nos batteries plomb-carbone résistent à au moins huit cents cycles DoD à 100 %.

Les tests consistent en une décharge quotidienne à 10,8V avec I = 0,2C₂₀, par environ deux heures de repos en condition déchargée, puis une recharge avec I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 cycles à 90 % DoD (décharge à 10,8 V avec I = 0,2 C₂₀, par environ deux heures de repos en état déchargé, puis une recharge avec I = 0,2 C₂₀)
• l ≥ 2500 cycles à 60% DoD (décharge pendant trois heures avec I = 0,2C₂₀, immédiatement par recharge à I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 cycles à 40% DoD (décharge pendant deux heures avec I = 0,2C₂₀, immédiatement par recharge à I = 0,2C₂₀)
• Grâce à leurs propriétés de charge-décharge, les dommages thermiques sont minimes dans les batteries plomb-carbone. Les cellules individuelles sont ainsi protégées des risques de brûlure, d'explosion ou de surchauffe.
• Les batteries plomb-carbone sont parfaitement adaptées aux systèmes connectés et hors réseau. Leur capacité de décharge élevée en fait un choix judicieux pour les systèmes d'électricité solaire.

Batteries au plomb-carboneVSBatterie plomb-acide scellée, batteries gel

• Les batteries plomb-carbone sont plus performantes en charge partielle (PSOC). Les batteries plomb-carbone classiques fonctionnent mieux et durent plus longtemps si elles suivent un régime strict de « charge complète »-« décharge complète »-charge complète ; elles réagissent mal à une charge entre pleine charge et vide. Les batteries plomb-carbone sont plus adaptées aux plages de charge plus ambiguës.
• Les batteries plomb-carbone utilisent des électrodes négatives supercondensatrices. Elles utilisent une électrode positive standard au plomb et une électrode négative supercondensatrice. Cette électrode supercondensatrice est essentielle à la longévité des batteries au carbone. Une électrode standard au plomb subit une réaction chimique au fil du temps, lors des charges et des décharges. L'électrode négative supercondensatrice réduit la corrosion de l'électrode positive, ce qui prolonge la durée de vie de l'électrode et, par conséquent, la durée de vie des batteries.
• Les batteries plomb-carbone offrent des temps de charge/décharge plus rapides. Les batteries plomb-carbone standard offrent un temps de charge/décharge compris entre 5 et 20 % de leur capacité nominale, ce qui permet de les charger ou de les décharger en 5 à 20 heures sans les endommager à long terme. Les batteries plomb-carbone ont un temps de charge/décharge théoriquement illimité.
• Les batteries plomb-carbone ne nécessitent aucun entretien. Entièrement scellées, elles ne nécessitent aucun entretien.
• Les batteries plomb-carbone sont compétitives en termes de prix par rapport aux batteries gel. Elles restent légèrement moins chères à l'achat, tandis que les batteries carbone ne le sont que légèrement plus. L'écart de prix actuel entre les batteries gel et carbone est d'environ 10 à 11 %. Sachez que les batteries carbone ont une durée de vie environ 30 % supérieure et vous comprendrez pourquoi elles offrent un meilleur rapport qualité-prix.