Observación de la industria | Árboles viejos y nueva Flor-introducción a la tecnología de la batería del Ventaja-carbono y análisis de los usos del almacenamiento de energía

January 11, 2023

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Árbol viejo: Baterías del carbono de la ventaja
La batería de plomo es un veterano en la industria de la batería. Fue inventada por el francés G.plante en 1859 y tiene una historia de más de 150 años. No sólo eso, el principio fundamental de trabajo de baterías de plomo ha cambiado apenas en estos años, y puede ser dicho que es un veterano en la industria de la batería. El material activo positivo de baterías de plomo ordinarias es el óxido de ventaja (PbO2), y el material activo negativo es ventaja (Pb), que se atan a la rejilla. Las baterías de plomo utilizan el ácido sulfúrico acuoso como el electrólito, y son simples en estructura y fáciles de utilizar.
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El mecanismo de carga y de descarga de la reacción es como sigue:
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Las baterías de plomo han sido una de las baterías más de uso general de los últimos cientos años, principalmente debido a varias ventajas excepcionales:
1.Low costó: único 0.6~0.7rmb/Wh;
el proceso de la preparación 2.The es simple: la inversión del equipo y de la planta de la preparación no es grande, que son mucho más pequeña que las baterías de litio;
caja fuerte 3.Relatively: la posibilidad de la explosión y de la combustión es muy baja;
adaptabilidad ambiental 4.Strong: tiene una gama de trabajo ancha, y el cambio en funcionamiento con temperatura no es tan drástico como el de baterías de ión de litio, y los requisitos para los sistemas del control de la temperatura son más bajos;
5.Easy a reciclar y a reutilizar: Es relativamente fácil reciclar los materiales activos de las baterías de plomo inútiles;
tecnología de 6.Mature, estable y confiable: La tecnología con una historia de más de 100 años tiene experiencia rica funcionando y la vale el confiar encendido. Sin embargo, las baterías de plomo tradicionales han tenido siempre sus problemas excepcionales.
problema 1.Lifespan: Tradicionalmente, hay solamente unas centenas vidas útiles;
problema de trabajo 2.High-power: Bajo condiciones de trabajo de la alta tasa sobre 0.5C, el “fenómeno de la sulfatación” ocurre y la atenuación acelera, que es también la causa original de la vida pobre de baterías de plomo;
la densidad de energía 3.The no es alta: solamente 20~40Wh/kg, tan la mayor parte de las ocasiones con la densidad de alta energía eligen las baterías de litio, que es también una razón importante de la subida fuerte de baterías de litio estos últimos años;
4.Recycling y reutilización: Aunque no sea difícil reciclar las baterías de plomo, hay muchas irregularidades en el reciclaje de las baterías de plomo debido al mecanismo de reciclaje falso y a la conciencia baja de la protección del medio ambiente entre el público, que también causa la pérdida de recursos y la contaminación del ambiente.
Con el progreso de la sociedad, los requisitos para el almacenamiento de energía de la batería en diversas ocasiones sociales están aumentando constantemente. En el pasado pocas décadas, muchas tecnologías de la batería han hecho gran progreso, y el desarrollo de baterías de plomo también ha encontrado muchas oportunidades y desafíos. En este contexto, con los esfuerzos de científicos y de ingenieros, el carbono se añade al material activo del electrodo negativo de baterías de plomo, y las baterías-uno del ventaja-carbono actualizaron la versión de este de plomo batería-son nacidas.
 
Nuevas flores: Baterías del carbono de la ventaja
El problema más grande con las baterías de plomo tradicionales es el efecto de la sulfatación del electrodo negativo después del servicio a largo plazo en las altas corrientes, que causa fracaso material y un descenso súbito en capacidad. Al mismo tiempo, todo el mundo ha visto muchas buenas noticias sobre progreso de la batería, tal como carga por 7 segundos. De hecho, estas noticias están todo sobre los supercapacitors, que son velocidades de carga intrínsecamente rápidas, no las baterías. No es difícil ver que el tablero corto de baterías de plomo (carga rápida y descarga) es exacto la situación que el mecanismo de la capacitancia es mejor en tratar de. Por lo tanto, alguien pensó que el adición del carbono activado al electrodo negativo de la batería de plomo puede combinar las ventajas del condensador y de la batería.
De hecho, es posible utilizar un supercapacitor paralelamente a una batería de plomo (este uso se puede llamar “paralelo externo”, es decir, la batería y el condensador se integran mecánicamente paralelamente como dos componentes independientes). Para las baterías del ventaja-carbono, la situación en este tiempo se convierte en “batería de plomo con una combinación del supercapacitor del carbono”, que es integrar las ventajas del altos poder específico y larga vida de los condensadores eléctricos de la capa doble en las baterías de plomo, el poder y se mejora la energía específica, y se prolonga la vida de batería, así que también se llama “ultrabattery” en algunos lugares.
El electrodo negativo que el material activo de baterías de plomo ordinarias es ventaja (Pb), mientras que en baterías del ventaja-carbono, el electrodo negativo se cambia del Pb puro al material de carbono (c) con características eléctricas de la capacitancia de capa doble + la composición mezclada característica de la ventaja de la esponja de la batería (Pb) el electrodo negativo compuesto dual-funcional, es decir, el electrodo negativo del ventaja-carbono (Ventaja-carbono), entonces se hace juego con el electrodo positivo PbO2 para formar una batería del ventaja-carbono. Hablando en términos generales, los cambios de las baterías del ventaja-carbono aparecen principalmente en el electrodo negativo, y los cambios en la solución del electrodo y el electrodo positivo no son grandes. Puede ser dicho que las baterías del ventaja-carbono se pueden decir para ser nuevas flores que florecen en el árbol viejo de baterías de plomo, y muchos buenos resultados del uso se han producido estos últimos años. A este respecto, el carbono añadido debe naturalmente ser acreditado.
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Actualmente, muchas compañías de la batería en el país y en el extranjero están produciendo las baterías del ventaja-carbono. Las compañías representativas incluyen a Furukawa de Japón, Ecoult, Penn del este, y Axion, y Sun sagrado nacional, Shuangdeng, Nandu, y C&D.
Análisis del principio de funcionamiento de batería del ventaja-carbono
Uno de los problemas de la base en baterías de plomo tradicionales es la sulfatación del electrodo negativo, es decir, en el modo de la descarga de la alta tasa, la ventaja esponjosa en el electrodo negativo reacciona con HSO4- rápidamente para formar PbSO4. En este tiempo, porque el par de los reactivo HSO4- y de Pb la unión mal hecha de la fuente de PbSO4 hace el índice de nucleación de PbSO4 ser demasiado rápido, que hace el PbSO4 generado (que está aislando en naturaleza) “goma” en la superficie del electrodo negativo, o genera partículas extremadamente grandes; Generado uniformemente dentro de la placa negativa, o solamente fino, uniforme y fácil-a-reduzca el terciopelo PbSO4 se genera en la superficie.
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La capa o la partícula grande PbSO4 de la acumulación PbSO4 formó en la superficie reduce perceptiblemente la superficie y los materiales eficaces requeridos para la transferencia y la reacción del electrón, haciendo reacciones subsiguientes más difíciles, así haciendo el interior de la placa negativa al área “muerta”. Al cargar, porque la capa superficial PbSO4 obstaculiza la reacción del cuerpo de la batería de plomo, el potencial del electrodo negativo en este tiempo tiene que electrolizar el agua en la batería en el hidrógeno, dando por resultado el agotamiento del electrólito, que fomentará la ventaja al deterioro del funcionamiento de la batería.
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Para solucionar este problema, podemos añadir partículas de carbono en el electrodo negativo de la ventaja, que formará una estructura de red conductora tal y como se muestra en de la figura arriba. Las ventajas principales de esta estructura de red son como sigue:
centros de la reacción 1.Provide: los nuevos centros reactivos se forman en la superficie de estas partículas de carbono;
2.Form una red conductora para reducir la polarización;
3.Form una red más fina y uniforme de la transferencia total para promover el progreso uniforme de reacciones electroquímicas en la superficie y el interior del electrodo, de tal modo reduciendo el efecto concentrado de la precipitación de PbSO4 en la superficie;
4.As un material heterogéneo, obstaculiza el crecimiento de las partículas PbSO4 y las hace distribuidas uniformemente;
se mejoran 5.Through el efecto capacitivo del carbono, la capacidad y las características del poder de la batería.
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De acuerdo con las ventajas antedichas, la adición de carbono a la batería del ventaja-carbono puede suprimir con eficacia la tendencia de la sulfatación del electrodo negativo, para mejorar la vida de batería perceptiblemente. No sólo eso, el proceso de producción de las baterías del ventaja-carbono no es substancialmente diferente del de baterías de plomo tradicionales. No necesita cambiar el proceso maduro, y la producción es fácil alcanzar la producción en grande, especialmente para los requisitos duraderos y baratos de las baterías de almacenamiento de energía.
Para las baterías del ventaja-carbono, hay muchos tipos de carbono añadió: carbono negro de carbono, activado, graphene, grafito, fibra de carbono, y nanotubes del carbono. Y sus ventajas principales/funciones principales que se pueden proporcionar para las baterías del ventaja-carbono son: 1) conducción y conducción de calor; 2) estructura de poro de la red, que proporciona la superficie específica requerida para la reacción y la capacitancia de capa doble eléctrica. Puede ser dicho que el desarrollo de las baterías del ventaja-carbono ha dado a familia del material de carbono una etapa para exhibir sus talentos, pero cómo encontrar un equilibrio entre la mejora del funcionamiento y el control de gastos puede ser un problema que necesita la atención en el uso de los materiales de carbono avanzados en baterías del ventaja-carbono. Además, la adición de materiales de carbono también necesita ser controlada. Demasiada adición del material de carbono llevará a una serie de problemas tales como el vertimiento de materiales activos en la placa.
Características del funcionamiento y del funcionamiento
El electrodo negativo de la batería del ventaja-carbono forma una red relativamente uniforme y fina de las partículas del metal-carbono de la ventaja. Esta estructura es conducente a acortar la distancia de la difusión y a mejorar la uniformidad de la reacción, y el carbono sí mismo tiene buenas características de la conductividad y de la capacitancia. Comparado con las baterías de plomo tradicionales, tiene una mejor capacidad de lanzamiento a baja temperatura, capacidad de la aceptación de la carga y funcionamiento de gran intensidad de la carga-descarga.
Al trabajar con de gran intensidad: el material de carbono del condensador actúa como “almacenador intermediario”. Cuando la batería del ventaja-carbono está funcionando debajo de la carga de gran intensidad instantánea frecuente y de la descarga, el material de carbono con características capacitivas lanza o recibe principalmente la corriente. Como las baterías ácidas, la “sulfatación negativa del electrodo” ocurre agudamente debajo de gran intensidad, que prolonga con eficacia la vida de servicio de la batería;
Al trabajar con de poca intensidad: el electrodo negativo de la ventaja de la esponja se utiliza principalmente para proporcionar continuamente energía, y la energía almacenada en el carbono como energía capacitiva debido al impacto de gran intensidad también reaccionará con la ventaja cerca, y la reacción llegará a ser gradualmente uniforme.
La densidad de la energía y de poder se puede aumentar a 40~60Wh/kg, sobre 300~400W/kg, el funcionamiento está ya cerca de la capacidad de algunas baterías de litio, y lo que es más importante, su coste sigue siendo 0.6~0.8rmb/Wh, bajo comparado con otras baterías tales como baterías de litio, él tiene la mayoría de las ventajas en ocasiones donde está estricto el control de gastos.
Larga vida, vida de ciclo larga bajo carga baja y condiciones de descarga (tales como 4500 veces (70%DOD))
Colocación del mercado y análisis técnico: ¿Carbono de la ventaja contra las baterías de litio contra otras?
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Estos últimos años, el desarrollo de baterías de ión de litio ha sido muy rápido, dando a mucha gente la impresión que las “baterías de plomo deben ser eliminadas si son posteriores”. Sin embargo, de hecho, con la introducción y la mejora de la tecnología de la batería del ventaja-carbono, su competitividad de la base: el bajo costo (0.6~0.8rmb/Wh) y la buena vida hacen ampliamente utilizado en el almacenamiento de energía inmóvil, vehículos eléctricos de poca velocidad, bicicletas eléctricas y otros campos han hecho los grandes logros, sintiendo bien a un opositor fuerte de la batería de litio y de otras tecnologías.
1. en términos de almacenamiento de energía inmóvil, los campos del almacenamiento de energía tales como almacenamiento de energía fotovoltaico de la central eléctrica, el almacenamiento de energía de la energía eólica, y la regulación máxima de la rejilla requieren a menudo las baterías tener las características de la densidad de poder más elevado, de la vida de ciclo larga, y del precio bajo. las baterías del Ventaja-carbono tienen una mayor ventaja competitiva en ocasiones con el espacio amplio y los altos requisitos costados, y relativamente hablando, el coste de inversión inicial es relativamente bajo. Las baterías de litio son más convenientes para las ocasiones que requieren el espacio y son menos coste-sensible debido a su densidad de alta energía y alto coste, y serán convertidas más en ocasiones distribuidas del almacenamiento de energía. Comparado con otras tecnologías de almacenamiento de energía, tales como condensadores (la densidad del almacenamiento de energía muy baja, que se puede utilizar solamente para el poder que protege) y baterías del flujo (madurez de la tecnología, perceptiblemente más de gran capacidad medios), tecnología del ventaja-carbono todavía tiene buena competitividad en esta etapa.
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2. En términos de almacenamiento de energía del transporte, las ventajas competitivas principales de las baterías del ventaja-carbono son bajo costo, funcionamiento estable, y buena seguridad. A. El bajo costo lo hace tiene una ventaja en el mercado inferior tal como vehículos eléctricos de poca velocidad. Aunque el país tenga la idea de promover las baterías de litio, con todo las reglas del mercado necesitan ser respetadas. El funcionamiento de B. Stable permite a las baterías del ventaja-carbono proporcionar la protección confiable bajo condiciones extremas tales como temperaturas del cielo y tierra. Por ejemplo, la fuente de alimentación por marcha-parada de un coche debe poder hacer salir una corriente grande en -20°C, mientras que el funcionamiento a baja temperatura de las baterías de litio ha sido siempre una universalidad. prolongado problema. Seguridad de C. Good: La seguridad de las herramientas del transporte no puede ser acentuada demasiado. Las baterías de litio tienen defectos a este respecto objetivo, y las baterías del ventaja-ácido-ventaja-carbono tienen ventajas obvias inherentes a este respecto.
Por lo tanto, el autor cree que las baterías del ventaja-carbono mantendrán su posición dominante en algunos campos subdivididos estos últimos años. Aunque las tecnologías tales como baterías de litio estén creciendo rápidamente, cada uno de estas tecnologías de la batería tiene sus propias ventajas y desventajas, y ninguna tecnología de almacenamiento de energía se puede utilizar en diversos escalas y escenarios. Según las necesidades del campo, elegir el uso apropiado de la tecnología de almacenamiento de la energía es la manera regia.
Epílogo:
La batería de plomo es una tecnología antigua y práctica de la batería. La nueva generación de batería del ventaja-carbono producida introduciendo la optimización del carbono del condensador se ha convertido en un aumentador de presión importante para que esta tecnología asombrosa de la batería continúe su leyenda en la nueva era. El coste, la estabilidad del funcionamiento, y la seguridad son las ventajas de la base de este tipo de batería, así que todavía tendrá buena competitividad en los campos del almacenamiento de energía inmóvil y de los vehículos eléctricos inferiores estos últimos años. Por supuesto, las diversas tecnologías están mejorando constantemente, y también estamos contando con con impaciencia que más, más nuevas y mejores las tecnologías de almacenamiento de energía continúen emergiendo y madurándose, trayendo la conveniencia a nuestras vidas.