Tecnología y ventajas de las baterías de carbono y plomo CSPower

Batería de plomo-carbono CSPower: tecnología, ventajas

Con el progreso de la sociedad, los requisitos para el almacenamiento de energía en baterías en diversas ocasiones sociales siguen aumentando. En las últimas décadas, muchas tecnologías de baterías han logrado grandes avances y el desarrollo de baterías de plomo-ácido también ha encontrado muchas oportunidades y desafíos. En este contexto, científicos e ingenieros trabajaron juntos para agregar carbono al material activo negativo de las baterías de plomo-ácido, y así nació la batería de plomo-carbono, una versión mejorada de las baterías de plomo-ácido.

Las baterías de plomo-carbono son una forma avanzada de baterías de plomo-ácido reguladas por válvula que utilizan un cátodo compuesto de carbono y un ánodo compuesto de plomo. El carbono del cátodo fabricado con carbono realiza la función de un condensador o "supercondensador" que permite una carga y descarga rápidas junto con una vida útil más prolongada en la etapa de carga inicial de la batería.

Por qué el mercado necesita baterías de plomo y carbono???

• * Modos de falla de las baterías de plomo-ácido VRLA de placa plana en caso de ciclos intensivos

Los modos de falla más comunes son:

– Ablandamiento o desprendimiento del material activo. Durante la descarga, el óxido de plomo (PbO2) de la placa positiva se transforma en sulfato de plomo (PbSO4) y nuevamente en óxido de plomo durante la carga. Los ciclos frecuentes reducirán la cohesión del material de la placa positiva debido al mayor volumen de sulfato de plomo en comparación con el óxido de plomo.

– Corrosión de la rejilla de la placa positiva. Esta reacción de corrosión se acelera al final del proceso de carga debido a la necesaria presencia de ácido sulfúrico.

– Sulfatación del material activo de la placa negativa. Durante la descarga el plomo (Pb) de la placa negativa también se transforma en sulfato de plomo (PbSO4). Cuando se dejan en un estado de carga bajo, los cristales de sulfato de plomo en la placa negativa crecen y se endurecen y forman una capa impenetrable que no puede reconvertirse en material activo. El resultado es una disminución de la capacidad, hasta que la batería se vuelve inútil.

• * Se necesita tiempo para recargar una batería de plomo-ácido.

Lo ideal es que una batería de plomo-ácido se cargue a una velocidad que no exceda los 0,2 °C, y la fase de carga masiva debe ser de ocho horas de carga de absorción. Aumentar la corriente de carga y el voltaje de carga acortará el tiempo de recarga a expensas de una vida útil reducida debido al aumento de temperatura y una corrosión más rápida de la placa positiva debido al mayor voltaje de carga.

• * Plomo carbón: mejor rendimiento en estado de carga parcial, más ciclos de larga duración y mayor eficiencia en ciclo profundo

Reemplazar el material activo de la placa negativa por un compuesto de plomo y carbono reduce potencialmente la sulfatación y mejora la aceptación de carga de la placa negativa.

Tecnología de baterías de plomo y carbono

La mayoría de las baterías que se utilizan ofrecen una carga rápida en una hora o más. Mientras las baterías están en estado de carga, aún pueden ofrecer energía de salida, lo que las hace operativas incluso en estado de carga, lo que aumenta su uso. Sin embargo, el problema que surgió en las baterías de plomo-ácido fue que tardaban muy poco en descargarse y mucho tiempo en cargarse nuevamente.

La razón por la que las baterías de plomo-ácido tardaron tanto en recuperar su carga original fueron los restos de sulfato de plomo que se precipitaron en los electrodos de la batería y otros componentes internos. Esto requirió una ecualización intermitente del sulfato de los electrodos y otros componentes de la batería. Esta precipitación de sulfato de plomo ocurre con cada ciclo de carga y descarga y el exceso de electrones debido a la precipitación provoca la producción de hidrógeno, lo que resulta en la pérdida de agua. Este problema aumenta con el tiempo y los restos de sulfato comienzan a formar cristales que arruinan la capacidad de aceptación de carga del electrodo.

El electrodo positivo de la misma batería produce buenos resultados a pesar de tener los mismos precipitados de sulfato de plomo lo que deja claro que el problema está dentro del electrodo negativo de la batería. Para superar este problema, los científicos y fabricantes han resuelto este problema añadiendo carbono al electrodo negativo (cátodo) de la batería. La adición de carbono mejora la aceptación de carga de la batería eliminando la carga parcial y el envejecimiento de la batería debido a los restos de sulfato de plomo. Al añadir carbono, la batería empieza a comportarse como un 'supercondensador' ofreciendo sus propiedades para un mejor rendimiento de la batería.

Las baterías de plomo-carbono son un reemplazo perfecto para aplicaciones que involucran una batería de plomo-ácido, como en aplicaciones de arranque y parada frecuentes y sistemas híbridos micro/suaves. Las baterías de plomo-carbono pueden ser más pesadas en comparación con otros tipos de baterías, pero son rentables, resistentes a temperaturas extremas y no requieren mecanismos de enfriamiento para funcionar junto con ellas. A diferencia de las baterías de plomo-ácido tradicionales, estas baterías de plomo-carbono funcionan perfectamente entre el 30 y el 70 por ciento de su capacidad de carga sin temor a precipitaciones de sulfato. Las baterías de plomo-carbono han superado a las baterías de plomo-ácido en la mayoría de las funciones, pero sufren una caída de voltaje al descargarse como ocurre con un supercondensador.

Construcción paraCSPowerBatería de carbono de plomo de ciclo profundo de carga rápida

Características de la batería de carbono de plomo de ciclo profundo de carga rápida

• l Combina las características de la batería de plomo ácido y el supercondensador.
• l Diseño de servicio de ciclo de vida largo, excelente PSoC y rendimiento cíclico
• l Alta potencia, carga y descarga rápidas
• l Diseño exclusivo de rejilla y pegado de plomo.
• l Tolerancia a temperaturas extremas
• l Capaz de operar a -30°C -60°C
• l Capacidad de recuperación de descarga profunda

Ventajas de la batería de carbono de plomo de ciclo profundo de carga rápida

Cada batería tiene su uso designado dependiendo de sus aplicaciones y no se puede calificar de buena o mala de manera general.

Es posible que una batería de plomo-carbono no sea la tecnología más reciente para baterías, pero ofrece grandes ventajas que ni siquiera las tecnologías de baterías más recientes pueden ofrecer. Algunas de estas ventajas de las baterías de plomo-carbono se detallan a continuación:

• l Menos sulfatación en caso de funcionamiento en estado de carga parcial.
• l Menor voltaje de carga y por tanto mayor eficiencia y menor corrosión de la placa positiva.
• l Y el resultado general es una vida útil mejorada.

Las pruebas han demostrado que nuestras baterías de plomo y carbono resisten al menos ochocientos ciclos 100 % del Departamento de Defensa.

Las pruebas consisten en una descarga diaria a 10,8V con I = 0,2C₂₀, por aproximadamente dos horas de reposo en condición descargada, y luego una recarga con I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 ciclos @ 90% DoD (descarga a 10,8V con I = 0,2C₂₀, con aproximadamente dos horas de reposo en condición descargada, y luego una recarga con I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 ciclos @ 60% DoD (descarga durante tres horas con I = 0,2C₂₀, inmediatamente por recarga en I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 ciclos @ 40% DoD (descarga durante dos horas con I = 0,2C₂₀, inmediatamente por recarga en I = 0,2C₂₀)
• l El efecto del daño térmico es mínimo en las baterías de plomo-carbono debido a sus propiedades de carga y descarga. Las células individuales están lejos del riesgo de quemarse, explotar o sobrecalentarse.
• l Las baterías de plomo-carbono son una combinación perfecta para sistemas conectados y fuera de la red. Esta cualidad los convierte en una buena opción para los sistemas de electricidad solar porque ofrecen una alta capacidad de descarga de corriente.

Baterías de plomo-carbónVSBatería de plomo sellada, baterías de gel.

• l Las baterías de plomo-carbono funcionan mejor en estados de carga parcial (PSOC). Las baterías de plomo ordinarias funcionan mejor y duran más si siguen un régimen estricto de "carga completa", "descarga completa" y carga completa; no responden bien a cargas en ningún estado entre lleno y vacío. Las baterías de plomo-carbono funcionan mejor en las regiones de carga más ambiguas.
• l Las baterías de plomo y carbono utilizan electrodos negativos de supercondensador. Las baterías de carbono utilizan un electrodo positivo de batería de plomo estándar y un electrodo negativo de supercondensador. Este electrodo supercondensador es la clave para la longevidad de las baterías de carbono. Un electrodo de plomo estándar sufre una reacción química con el tiempo al cargarse y descargarse. El electrodo negativo del supercondensador reduce la corrosión en el electrodo positivo y eso conduce a una vida útil más larga del propio electrodo, lo que luego conduce a baterías más duraderas.
• l Las baterías de plomo-carbono tienen velocidades de carga/descarga más rápidas. Las baterías estándar de tipo plomo tienen tasas de carga/descarga de entre el 5 y el 20 % de su capacidad nominal, lo que significa que puede cargar o descargar las baterías entre 5 y 20 horas sin causar ningún daño a largo plazo a las unidades. Carbon Lead tiene una tasa teórica de carga/descarga ilimitada.
• l Las baterías de plomo-carbono no requieren ningún mantenimiento. Las baterías están completamente selladas y no requieren ningún mantenimiento activo.
• l Las baterías de plomo-carbono tienen un costo competitivo con las baterías de gel. Las baterías de gel siguen siendo un poco más baratas si se compran por adelantado, pero las baterías de carbono son sólo un poco más caras. La diferencia de precio actual entre las baterías de gel y de carbono es aproximadamente del 10-11%. Tenga en cuenta que el carbono dura aproximadamente un 30% más y podrá ver por qué es una opción con mejor relación calidad-precio.