Actualités - Technologie et avantages des batteries au plomb-carbone CSPower

Batterie plomb carbone CSPower – Technologie, avantages

Avec le progrès de la société, les exigences en matière de stockage d'énergie par batterie lors de diverses occasions sociales continuent d'augmenter. Au cours des dernières décennies, de nombreuses technologies de batteries ont fait de grands progrès, et le développement des batteries au plomb a également rencontré de nombreuses opportunités et défis. Dans ce contexte, des scientifiques et des ingénieurs ont travaillé ensemble pour ajouter du carbone au matériau actif négatif des batteries au plomb, et la batterie plomb-carbone, une version améliorée des batteries au plomb, est née.

Les batteries au plomb-carbone sont une forme avancée de batteries au plomb-acide régulées par valve qui utilisent une cathode composée de carbone et une anode composée de plomb. Le carbone sur la cathode en carbone remplit la fonction d'un condensateur ou d'un « supercondensateur » qui permet une charge et une décharge rapides ainsi qu'une durée de vie prolongée au stade de charge initiale de la batterie.

Pourquoi le marché a besoin d'une batterie plomb-carbone???

* Modes de défaillance des batteries au plomb VRLA à plaques plates en cas de cyclage intensif

Les modes de défaillance les plus courants sont :

– Ramollissement ou perte de la matière active. Pendant la décharge, l'oxyde de plomb (PbO2) de la plaque positive est transformé en sulfate de plomb (PbSO4), puis redevenu oxyde de plomb pendant la charge. Des cycles fréquents réduiront la cohésion du matériau de la plaque positive en raison du volume plus élevé 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 à la fin du processus de charge en raison de la présence nécessaire d'acide sulfurique.

– Sulfatation de la matière active de la plaque négative. Lors de la décharge le plomb (Pb) de la plaque négative se transforme également en sulfate de plomb (PbSO4). Lorsqu'ils sont laissés dans un faible état de charge, les cristaux de sulfate de plomb sur la plaque négative se développent et durcissent et forment une couche impénétrable qui ne peut pas être reconvertie en matériau actif. Le résultat est une diminution de la capacité, jusqu'à ce que la batterie devienne inutile.

* Il faut du temps pour recharger une batterie au plomb

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

* Plomb carbone : meilleures performances d'état de charge partielle, durée de vie plus longue et cycle profond plus efficace

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 utilisées offrent une charge rapide en une heure ou plus. Même si les batteries sont en état de charge, elles peuvent toujours offrir de l'énergie de sortie, ce qui les rend opérationnelles même en état de charge, augmentant ainsi leur utilisation. Cependant, le problème qui se posait avec les batteries au plomb était qu'il fallait très peu de temps pour se décharger et un temps très long pour se recharger.

La raison pour laquelle les batteries au plomb ont mis si longtemps à récupérer leur charge initiale était les restes de sulfate de plomb précipités sur les électrodes de la batterie et d'autres composants internes. Cela nécessitait une égalisation intermittente du sulfate provenant des électrodes et d’autres composants de la batterie. Cette précipitation du sulfate de plomb se produit à chaque cycle de charge et de décharge et l’excès d’électrons dû à la précipitation provoque la production d’hydrogène entraînant une perte d’eau. Ce problème augmente avec le temps et les restes de sulfate commencent à former des cristaux qui ruinent la capacité d'acceptation de charge de l'électrode.

L'électrode positive de la même batterie produit de bons résultats malgré les mêmes précipités de sulfate de plomb, ce qui montre clairement que le problème se situe au sein de l'électrode négative de la batterie. Pour surmonter ce problème, les scientifiques et les fabricants ont résolu ce problème en ajoutant du carbone à l'électrode négative (cathode) de la batterie. L'ajout de carbone améliore l'acceptation de charge de la batterie, éliminant la charge partielle et le vieillissement de la batterie dus aux restes de sulfate de plomb. En ajoutant du carbone, la batterie commence à se comporter comme un « supercondensateur » offrant ses propriétés pour de meilleures performances de la batterie.

Les batteries plomb-carbone sont un remplacement parfait pour les applications qui impliquent une batterie plomb-acide, comme dans les applications start-stop fréquentes et les systèmes micro/hybrides doux. Les batteries au plomb-carbone peuvent être plus lourdes que d’autres types de batteries, mais elles sont rentables, résistantes aux températures extrêmes et ne nécessitent pas de mécanismes de refroidissement pour fonctionner à leurs côtés. Contrairement aux batteries plomb-acide traditionnelles, ces batteries plomb-carbone fonctionnent parfaitement entre 30 et 70 % de leur capacité de charge sans craindre les précipitations de sulfates. Les batteries plomb-carbone ont surpassé les batteries plomb-acide dans la plupart des fonctions, mais elles subissent une chute de tension lors de la décharge comme le fait un supercondensateur.

Construction pourCSPowerBatterie plomb-carbone à décharge profonde à charge rapide

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

l Combiner les caractéristiques de la batterie au plomb et du super condensateur
l Conception de service à long cycle de vie, 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 cycle profond à charge rapide

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

Une batterie plomb-carbone n’est peut-être pas la technologie la plus récente en matière de batteries, mais elle offre de grands avantages que même les technologies de batteries récentes ne peuvent offrir. Certains de ces avantages des batteries plomb-carbone sont présentés ci-dessous :

l Moins de sulfatation en cas de fonctionnement en état de charge partiel.
l Tension de charge plus faible et donc rendement plus élevé 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 au 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, et ensuite une recharge avec I = 0,2C₂₀.

l ≥ 1200 cycles à 90% DoD (décharge à 10,8V avec I = 0,2C₂₀, repos d'environ deux heures en condition déchargée, puis recharge avec I = 0,2C₂₀)
l ≥ 2500 cycles @ 60% DoD (décharge pendant trois heures avec I = 0,2C₂₀, immédiatement par recharge à I = 0,2C₂₀)
l ≥ 3700 cycles @ 40% DoD (décharge pendant deux heures avec I = 0,2C₂₀, immédiatement par recharge à I = 0,2C₂₀)
l L'effet des dommages thermiques est minime dans les batteries plomb-carbone en raison de leurs propriétés de charge-décharge. Les cellules individuelles sont loin des risques de brûlure, d’explosion ou de surchauffe.
l Les batteries plomb-carbone conviennent parfaitement aux systèmes en réseau et hors réseau. Cette qualité en fait un bon choix pour les systèmes électriques solaires car ils offrent une capacité de courant de décharge élevée.

Batteries au plomb et au carboneVSBatterie au plomb scellée, batteries au gel

l Les batteries au plomb et au carbone résistent mieux aux états de charge partiels (PSOC). Les batteries au plomb ordinaires fonctionnent mieux et durent plus longtemps si elles suivent un régime strict de « charge complète »-« décharge complète »-charge complète » ; ils ne réagissent pas bien au fait d'être chargés dans n'importe quel état entre plein et vide. Les batteries au plomb-carbone fonctionnent plus facilement dans les régions de charge les plus ambiguës.
l Les batteries au plomb-carbone utilisent des électrodes négatives de supercondensateur. Les batteries au carbone utilisent une électrode positive de batterie au plomb standard et une électrode négative de supercondensateur. Cette électrode de supercondensateur est la clé de la longévité des batteries au carbone. Une électrode de type plomb standard subit une réaction chimique au fil du temps à partir de la charge et de la décharge. L'électrode négative du supercondensateur réduit la corrosion sur l'électrode positive, ce qui entraîne une durée de vie plus longue de l'électrode elle-même, ce qui conduit ensuite à des batteries plus durables.
l Les batteries au plomb-carbone ont des taux de charge/décharge plus rapides. Les batteries au plomb standard ont des taux de charge/décharge maximum compris entre 5 et 20 % de leur capacité nominale, ce qui signifie que vous pouvez charger ou décharger les batteries entre 5 et 20 heures sans causer de dommages à long terme aux unités. Carbon Lead a un taux de charge/décharge théorique illimité.
l Les batteries plomb-carbone ne nécessitent aucun entretien. Les batteries sont entièrement scellées et ne nécessitent aucun entretien actif.
l Les batteries au plomb et au carbone sont compétitives par rapport aux batteries de type gel. Les batteries au gel sont encore légèrement moins chères à l’achat, mais les batteries au carbone ne le sont qu’un peu plus. La différence de prix actuelle entre les batteries Gel et Carbone est d'environ 10 à 11 %. Tenez compte du fait que le carbone dure environ 30 % plus longtemps et vous comprendrez pourquoi il s’agit d’une option offrant un meilleur rapport qualité-prix.