Observação da indústria | Árvores velhas e Flor-introdução nova à tecnologia da bateria do Ligação-carbono e análise de aplicações do armazenamento de energia
January 11, 2023
Árvore velha: Baterias do carbono da ligação
A bateria acidificada ao chumbo é um veterano na indústria da bateria. Foi inventada pelo francês G.plante em 1859 e tem uma história de mais de 150 anos. Não somente isso, o princípio de trabalho principal de baterias acidificadas ao chumbo mudou mal nestes anos, e pode-se dizer que é um veterano na indústria da bateria. O material ativo positivo de baterias acidificadas ao chumbo ordinárias é o óxido de ligação (PbO2), e o material ativo negativo é ligação (Pb), que são unidas à grade. As baterias acidificadas ao chumbo usam o ácido sulfúrico aquoso como o eletrólito, e são simples na estrutura e fáceis de usar.
O mecanismo de carregamento e de descarregamento da reação é como segue:
O mecanismo de carregamento e de descarregamento da reação é como segue:
As baterias acidificadas ao chumbo foram uma das baterias as mais de uso geral nos cem anos passados, principalmente devido a diversas vantagens proeminentes:
1.Low custou: único 0.6~0.7rmb/Wh;
o processo da preparação 2.The é simples: o investimento do equipamento e da planta da preparação não é grande, que são muito menores do que baterias de lítio;
cofre forte 3.Relatively: a possibilidade de explosão e de combustão é muito baixa;
adaptação 4.Strong ambiental: tem uma escala de trabalho larga, e a mudança no desempenho com temperatura não é tão drástica quanto que de baterias do lítio-íon, e das exigências para sistemas de controlo da temperatura seja mais baixo;
5.Easy a reciclar e reutilizar: É relativamente fácil reciclar materiais ativos de desperdiça baterias acidificadas ao chumbo;
tecnologia de 6.Mature, estável e segura: A tecnologia com uma história de mais de 100 anos tem a experiência rica no uso e vale a confiança sobre. Contudo, as baterias acidificadas ao chumbo tradicionais tiveram sempre seus problemas proeminentes.
problema 1.Lifespan: Tradicionalmente, há somente algum cem tempo;
problema 2.High-power de trabalho: Sob as condições de trabalho da alto-taxa acima de 0.5C, do “o fenômeno sulfation” ocorre e a atenuação acelera, que é igualmente a causa origem da vida pobre de baterias acidificadas ao chumbo;
a densidade de energia 3.The não é alta: somente 20~40Wh/kg, assim a maioria das ocasiões com densidade de alta energia escolhem baterias de lítio, que é igualmente uma razão importante para a elevação forte de baterias de lítio nos últimos anos;
4.Recycling e reutilização: Embora não seja difícil reciclar baterias acidificadas ao chumbo, há muitas irregularidades na reciclagem das baterias acidificadas ao chumbo devido ao mecanismo de reciclagem doentio e à baixa conscientização da proteção ambiental entre o público, que igualmente causa o desperdício de recursos e a poluição do ambiente.
Com o progresso da sociedade, as exigências para o armazenamento de energia da bateria em várias ocasiões sociais estão aumentando constantemente. No passado poucas décadas, muitas tecnologias da bateria fizeram o grande progresso, e o desenvolvimento de baterias acidificadas ao chumbo igualmente encontrou muitos oportunidades e desafios. Neste contexto, com os esforços dos cientistas e dos coordenadores, o carbono é adicionado ao material ativo do elétrodo negativo de baterias acidificadas ao chumbo, e as baterias-um do ligação-carbono promoveram a versão deste acidificado ao chumbo bateria-estão nascidas.
Flores novas: Baterias do carbono da ligação
O problema o mais grande com as baterias acidificadas ao chumbo tradicionais é o efeito do sulfation do elétrodo negativo após o serviço a longo prazo em correntes altas, que causa a falha material e uma gota repentina na capacidade. Ao mesmo tempo, todos viu muitas boas notícias sobre o progresso da bateria, tal como o carregamento por 7 segundos. De fato, estas notícias são toda sobre os supercapacitors, que estão a umas velocidades de carregamento inerentemente rápidas, não baterias. Não é difícil ver que a placa curto de baterias acidificadas ao chumbo (carregamento rápido e descarregamento) é precisamente a situação que o mecanismo da capacidade é melhor em tratar. Consequentemente, alguém pensou que adicionar o carbono ativado ao elétrodo negativo da bateria acidificada ao chumbo pode combinar as vantagens do capacitor e da bateria.
De fato, é possível usar um supercapacitor paralelamente a uma bateria acidificada ao chumbo (este uso pode ser chamado “paralela externo”, isto é, a bateria e o capacitor são integrados mecanicamente paralelamente como dois componentes independentes). Para baterias do ligação-carbono, a situação neste tempo transforma-se “bateria acidificada ao chumbo com uma combinação do supercapacitor do carbono”, que seja integrar as vantagens do poder específico e da longa vida altos de capacitores elétricos da dupla camada em baterias acidificadas ao chumbo, o poder e a energia específica é melhorada, e a vida da bateria é prolongada, assim que é chamado igualmente “ultrabattery” em alguns lugares.
O elétrodo que negativo o material ativo de baterias acidificadas ao chumbo ordinárias for ligação (Pb), quando em baterias do ligação-carbono, o elétrodo negativo é mudado do Pb puro ao material de carbono (c) com características elétricas da capacidade da dupla camada + composição misturada característica da ligação da esponja da bateria (Pb) o elétrodo negativo composto duplo-funcional, isto é, o elétrodo negativo do ligação-carbono (Ligação-carbono), é combinado então com o elétrodo PbO2 positivo para formar uma bateria do ligação-carbono. Em linhas gerais, as mudanças de baterias do ligação-carbono aparecem principalmente no elétrodo negativo, e as mudanças na solução do elétrodo e no elétrodo positivo não são grandes. Pode-se dizer que as baterias do ligação-carbono podem ser ditas ser flores novas que florescem na árvore velha de baterias acidificadas ao chumbo, e muitos bons resultados da aplicação têm sido produzidos nos últimos anos. A este respeito, o carbono adicionado deve naturalmente ser creditado.
Presentemente, muitas empresas da bateria no país e no estrangeiro estão produzindo baterias do ligação-carbono. As empresas representativas incluem o Furukawa de Japão, o Ecoult, Penn do leste, e Axion, e Sun sagrado doméstico, Shuangdeng, Nandu, e C&D.
Análise do princípio de funcionamento de bateria do ligação-carbono
Um dos problemas do núcleo em baterias acidificadas ao chumbo tradicionais é o sulfation do elétrodo negativo, isto é, no modo da descarga da alto-taxa, a ligação esponjosa no elétrodo negativo reage com o HSO4- rapidamente para formar PbSO4. Neste tempo, porque o par dos reagentes HSO4- e do Pb a má combinação da fonte de PbSO4 faz com que a taxa de nucleação de PbSO4 seja demasiado rápida, que faz o PbSO4 gerado (que está isolando na natureza) “pasta” na superfície do elétrodo negativo, ou gera partículas extremamente grandes; Gerado uniformemente dentro da placa negativa, ou somente fino, uniforme e fácil-à-reduza o veludo PbSO4 é gerado na superfície.
A camada da acumulação PbSO4 ou a grande partícula PbSO4 formaram na superfície reduzem significativamente a área de superfície e os materiais eficazes exigidos para transferência e a reação do elétron, fazendo reações subsequentes mais difíceis, assim fazendo ao interior da placa negativa um a área “inoperante”. Ao carregar, porque a camada PbSO4 de superfície impede a reação do corpo da bateria acidificada ao chumbo, o potencial do elétrodo negativo neste tempo tem que electrolyze a água na bateria no hidrogênio, tendo por resultado a prostração do eletrólito, que promoverá a ligação à deterioração do desempenho da bateria.
O elétrodo que negativo o material ativo de baterias acidificadas ao chumbo ordinárias for ligação (Pb), quando em baterias do ligação-carbono, o elétrodo negativo é mudado do Pb puro ao material de carbono (c) com características elétricas da capacidade da dupla camada + composição misturada característica da ligação da esponja da bateria (Pb) o elétrodo negativo composto duplo-funcional, isto é, o elétrodo negativo do ligação-carbono (Ligação-carbono), é combinado então com o elétrodo PbO2 positivo para formar uma bateria do ligação-carbono. Em linhas gerais, as mudanças de baterias do ligação-carbono aparecem principalmente no elétrodo negativo, e as mudanças na solução do elétrodo e no elétrodo positivo não são grandes. Pode-se dizer que as baterias do ligação-carbono podem ser ditas ser flores novas que florescem na árvore velha de baterias acidificadas ao chumbo, e muitos bons resultados da aplicação têm sido produzidos nos últimos anos. A este respeito, o carbono adicionado deve naturalmente ser creditado.
Presentemente, muitas empresas da bateria no país e no estrangeiro estão produzindo baterias do ligação-carbono. As empresas representativas incluem o Furukawa de Japão, o Ecoult, Penn do leste, e Axion, e Sun sagrado doméstico, Shuangdeng, Nandu, e C&D.
Análise do princípio de funcionamento de bateria do ligação-carbono
Um dos problemas do núcleo em baterias acidificadas ao chumbo tradicionais é o sulfation do elétrodo negativo, isto é, no modo da descarga da alto-taxa, a ligação esponjosa no elétrodo negativo reage com o HSO4- rapidamente para formar PbSO4. Neste tempo, porque o par dos reagentes HSO4- e do Pb a má combinação da fonte de PbSO4 faz com que a taxa de nucleação de PbSO4 seja demasiado rápida, que faz o PbSO4 gerado (que está isolando na natureza) “pasta” na superfície do elétrodo negativo, ou gera partículas extremamente grandes; Gerado uniformemente dentro da placa negativa, ou somente fino, uniforme e fácil-à-reduza o veludo PbSO4 é gerado na superfície.
A camada da acumulação PbSO4 ou a grande partícula PbSO4 formaram na superfície reduzem significativamente a área de superfície e os materiais eficazes exigidos para transferência e a reação do elétron, fazendo reações subsequentes mais difíceis, assim fazendo ao interior da placa negativa um a área “inoperante”. Ao carregar, porque a camada PbSO4 de superfície impede a reação do corpo da bateria acidificada ao chumbo, o potencial do elétrodo negativo neste tempo tem que electrolyze a água na bateria no hidrogênio, tendo por resultado a prostração do eletrólito, que promoverá a ligação à deterioração do desempenho da bateria.
A fim resolver este problema, nós podemos adicionar partículas de carbono no elétrodo negativo da ligação, que formará uma estrutura de rede condutora segundo as indicações da figura acima. As vantagens principais desta estrutura de rede são como segue:
centros da reação 1.Provide: os centros reativos novos são formados na superfície destas partículas de carbono;
2.Form uma rede condutora para reduzir a polarização;
3.Form uma rede mais fina e uniforme de transferência maciça para promover o progresso uniforme de reações eletroquímicas na superfície e no interior do elétrodo, reduzindo desse modo o efeito concentrado da precipitação de PbSO4 na superfície;
4.As um material heterogêneo, impede o crescimento das partículas PbSO4 e fá-las distribuídas uniformemente;
5.Through o efeito capacitivo do carbono, a capacidade e características do poder da bateria são melhorados.
centros da reação 1.Provide: os centros reativos novos são formados na superfície destas partículas de carbono;
2.Form uma rede condutora para reduzir a polarização;
3.Form uma rede mais fina e uniforme de transferência maciça para promover o progresso uniforme de reações eletroquímicas na superfície e no interior do elétrodo, reduzindo desse modo o efeito concentrado da precipitação de PbSO4 na superfície;
4.As um material heterogêneo, impede o crescimento das partículas PbSO4 e fá-las distribuídas uniformemente;
5.Through o efeito capacitivo do carbono, a capacidade e características do poder da bateria são melhorados.
Baseado nas vantagens acima, a adição de carbono à bateria do ligação-carbono pode eficazmente suprimir a tendência do sulfation do elétrodo negativo, de modo que a vida da bateria seja melhorada significativamente. Não somente isso, o processo de produção de baterias do ligação-carbono não é substancialmente diferente daquele de baterias acidificadas ao chumbo tradicionais. Não precisa de mudar o processo maduro, e a produção é fácil conseguir a produção em grande escala, especialmente para a longa vida e as exigências baratas de baterias de armazenamento da energia.
Para baterias do ligação-carbono, há muitos tipos de carbono adicionou: carbono preto de carbono, ativado, graphene, grafite, fibra do carbono, e nanotubes do carbono. E suas vantagens principais/funções principais que podem ser fornecidas para baterias do ligação-carbono são: 1) Condução e condução de calor; 2) Estrutura de poro da rede, que fornece a área de superfície específica exigida para a reação e a capacidade elétrica da dupla camada. Pode-se dizer que o desenvolvimento de baterias do ligação-carbono deu à família do material de carbono uma fase para indicar seus talentos, mas como encontrar um equilíbrio entre a melhoria do desempenho e o controlo de custos pode ser um problema que precise a atenção na aplicação de materiais de carbono avançados em baterias do ligação-carbono. Além, a adição de materiais de carbono igualmente precisa de ser controlada. Demasiada adição do material de carbono conduzirá a uma série de problemas tais como o derramamento de materiais ativos na placa.
Características do funcionamento e do desempenho
O elétrodo negativo da bateria do ligação-carbono forma uma rede relativamente uniforme e fina de partículas do metal-carbono da ligação. Esta estrutura é conducente a encurtar a distância da difusão e a melhorar a uniformidade da reação, e o carbono próprio tem boas características da condutibilidade e da capacidade. Comparado com as baterias acidificadas ao chumbo tradicionais, tem a melhor capacidade de baixa temperatura da partida, a capacidade da aceitação da carga e o desempenho alto-atual da carga-descarga.
Ao trabalhar com corrente alta: o material de carbono do capacitor atua como um “amortecedor”. Quando a bateria do ligação-carbono está funcionando sob o carregamento alto-atual instantâneo frequente e o descarregamento, o material de carbono com características capacitivas principalmente libera ou recebe a corrente. Como baterias ácidas, “o sulfation negativo do elétrodo” ocorre agudamente sob a corrente alta, que prolonga eficazmente a vida útil da bateria;
Ao trabalhar com baixa corrente: o elétrodo negativo da ligação da esponja é usado principalmente para fornecer continuamente a energia, e a energia armazenada no carbono como a energia capacitiva devido ao impacto atual alto igualmente reagirá com a ligação próximo, e a reação tornar-se-á gradualmente uniforme.
A densidade da energia & de poder pode ser aumentada a 40~60Wh/kg, sobre 300~400W/kg, o desempenho é já perto da capacidade de algumas baterias de lítio, e mais importante, seu custo é ainda 0.6~0.8rmb/Wh, comparado baixo com outras baterias tais como baterias de lítio, ele tem a maioria de vantagens nas ocasiões onde o controlo de custos é restrito.
Longa vida, vida de ciclo longa sob a carga rasa e condições de descarga (tais como 4500 vezes (70%DOD))
Posicionamento do mercado e análise técnica: Carbono da ligação contra baterias de lítio contra outro?
Nos últimos anos, o desenvolvimento de baterias do lítio-íon foi muito rápido, dando a muitos povos a impressão que “as baterias acidificadas ao chumbo devem ser eliminadas se são inversas”. Contudo, de fato, com a introdução e a melhoria da tecnologia da bateria do ligação-carbono, sua concorrência do núcleo: o baixo custo (0.6~0.8rmb/Wh) e a boa vida fazem amplamente utilizado no armazenamento de energia estacionário, veículos elétricos de baixa velocidade, bicicletas elétricas e outros campos fizeram as grandes realizações, assentando bem em um oponente forte da bateria de lítio e das outras tecnologias.
1. em termos do armazenamento de energia estacionário, os campos do armazenamento de energia tais como o armazenamento de energia fotovoltaico da central elétrica, o armazenamento de energia das energias eólicas, e o regulamento máximo da grade exigem frequentemente baterias ter as características da densidade de poder superior, da vida de ciclo longa, e do preço baixo. as baterias do Ligação-carbono têm umas vantagens competitivas maiores nas ocasiões com espaço amplo e exigências custadas altas, e relativamente falando, o custo de investimento inicial é relativamente baixo. As baterias de lítio são mais apropriadas para as ocasiões que exigem o espaço e são menos custo-sensível devido a seus densidade de alta energia e custo alto, e serão tornadas mais em ocasiões distribuídas do armazenamento de energia. Comparado com outras tecnologias de armazenamento da energia, tais como capacitores (a densidade do armazenamento de energia muito baixa, que pode somente ser usada para a proteção do poder) e baterias do fluxo (maturidade média da tecnologia, volume significativamente maior), tecnologia do ligação-carbono ainda tem a boa concorrência nesta fase.
2. Em termos do armazenamento de energia do transporte, as vantagens competitivas principais de baterias do ligação-carbono são baixo custo, desempenho estável, e boa segurança. A. O baixo custo fá-lo tem uma vantagem no mercado baixo da gama tal como veículos elétricos de baixa velocidade. Embora o país tenha a ideia de promover baterias de lítio, apesar de tudo, as regras do mercado precisam de ser respeitadas. O desempenho de B. Estável permite baterias do ligação-carbono de fornecer a proteção segura sob condições extremas tais como temperaturas do alto e baixo. Por exemplo, a fonte de alimentação start-stop de um carro deve poder à saída um a grande corrente em -20°C, quando o desempenho de baixa temperatura de baterias de lítio for sempre uma universalidade. problema de longa data. Segurança de C. Bom: A segurança de ferramentas do transporte não pode ser enfatizada demasiadamente. As baterias de lítio têm defeitos a este respeito objetivamente, e as baterias do ligação-ácido-ligação-carbono têm vantagens óbvias inerentes a este respeito.
Consequentemente, o autor acredita que as baterias do ligação-carbono manterão sua posição dominante em alguns campos subdivididos nos últimos anos. Embora as tecnologias tais como baterias de lítio estejam crescendo rapidamente, cada um destas tecnologias da bateria tem suas próprias vantagens e desvantagens, e nenhuma tecnologia de armazenamento da energia pode ser usada em várias escalas e encenações. De acordo com as necessidades do campo, escolher a aplicação apropriada da tecnologia de armazenamento da energia é a maneira real.
Epílogo:
A bateria acidificada ao chumbo é uma tecnologia antiga e prática da bateria. A nova geração de bateria do ligação-carbono produzida introduzindo a otimização do carbono do capacitor transformou-se um impulsionador importante para que esta tecnologia surpreendente da bateria continue sua legenda na era nova. O custo, a estabilidade do desempenho, e a segurança são as vantagens do núcleo deste tipo de bateria, assim que ainda terá a boa concorrência nos campos do armazenamento de energia estacionário e de veículos elétricos baixo da gama nos últimos anos. Naturalmente, as várias tecnologias estão melhorando constantemente, e nós igualmente estamos esperando ansiosamente que mais, tecnologias de armazenamento mais novas e melhores da energia continuarão a emergir e se amadurecer, trazendo a conveniência a nossas vidas.
Características do funcionamento e do desempenho
O elétrodo negativo da bateria do ligação-carbono forma uma rede relativamente uniforme e fina de partículas do metal-carbono da ligação. Esta estrutura é conducente a encurtar a distância da difusão e a melhorar a uniformidade da reação, e o carbono próprio tem boas características da condutibilidade e da capacidade. Comparado com as baterias acidificadas ao chumbo tradicionais, tem a melhor capacidade de baixa temperatura da partida, a capacidade da aceitação da carga e o desempenho alto-atual da carga-descarga.
Ao trabalhar com corrente alta: o material de carbono do capacitor atua como um “amortecedor”. Quando a bateria do ligação-carbono está funcionando sob o carregamento alto-atual instantâneo frequente e o descarregamento, o material de carbono com características capacitivas principalmente libera ou recebe a corrente. Como baterias ácidas, “o sulfation negativo do elétrodo” ocorre agudamente sob a corrente alta, que prolonga eficazmente a vida útil da bateria;
Ao trabalhar com baixa corrente: o elétrodo negativo da ligação da esponja é usado principalmente para fornecer continuamente a energia, e a energia armazenada no carbono como a energia capacitiva devido ao impacto atual alto igualmente reagirá com a ligação próximo, e a reação tornar-se-á gradualmente uniforme.
A densidade da energia & de poder pode ser aumentada a 40~60Wh/kg, sobre 300~400W/kg, o desempenho é já perto da capacidade de algumas baterias de lítio, e mais importante, seu custo é ainda 0.6~0.8rmb/Wh, comparado baixo com outras baterias tais como baterias de lítio, ele tem a maioria de vantagens nas ocasiões onde o controlo de custos é restrito.
Longa vida, vida de ciclo longa sob a carga rasa e condições de descarga (tais como 4500 vezes (70%DOD))
Posicionamento do mercado e análise técnica: Carbono da ligação contra baterias de lítio contra outro?
Nos últimos anos, o desenvolvimento de baterias do lítio-íon foi muito rápido, dando a muitos povos a impressão que “as baterias acidificadas ao chumbo devem ser eliminadas se são inversas”. Contudo, de fato, com a introdução e a melhoria da tecnologia da bateria do ligação-carbono, sua concorrência do núcleo: o baixo custo (0.6~0.8rmb/Wh) e a boa vida fazem amplamente utilizado no armazenamento de energia estacionário, veículos elétricos de baixa velocidade, bicicletas elétricas e outros campos fizeram as grandes realizações, assentando bem em um oponente forte da bateria de lítio e das outras tecnologias.
1. em termos do armazenamento de energia estacionário, os campos do armazenamento de energia tais como o armazenamento de energia fotovoltaico da central elétrica, o armazenamento de energia das energias eólicas, e o regulamento máximo da grade exigem frequentemente baterias ter as características da densidade de poder superior, da vida de ciclo longa, e do preço baixo. as baterias do Ligação-carbono têm umas vantagens competitivas maiores nas ocasiões com espaço amplo e exigências custadas altas, e relativamente falando, o custo de investimento inicial é relativamente baixo. As baterias de lítio são mais apropriadas para as ocasiões que exigem o espaço e são menos custo-sensível devido a seus densidade de alta energia e custo alto, e serão tornadas mais em ocasiões distribuídas do armazenamento de energia. Comparado com outras tecnologias de armazenamento da energia, tais como capacitores (a densidade do armazenamento de energia muito baixa, que pode somente ser usada para a proteção do poder) e baterias do fluxo (maturidade média da tecnologia, volume significativamente maior), tecnologia do ligação-carbono ainda tem a boa concorrência nesta fase.
2. Em termos do armazenamento de energia do transporte, as vantagens competitivas principais de baterias do ligação-carbono são baixo custo, desempenho estável, e boa segurança. A. O baixo custo fá-lo tem uma vantagem no mercado baixo da gama tal como veículos elétricos de baixa velocidade. Embora o país tenha a ideia de promover baterias de lítio, apesar de tudo, as regras do mercado precisam de ser respeitadas. O desempenho de B. Estável permite baterias do ligação-carbono de fornecer a proteção segura sob condições extremas tais como temperaturas do alto e baixo. Por exemplo, a fonte de alimentação start-stop de um carro deve poder à saída um a grande corrente em -20°C, quando o desempenho de baixa temperatura de baterias de lítio for sempre uma universalidade. problema de longa data. Segurança de C. Bom: A segurança de ferramentas do transporte não pode ser enfatizada demasiadamente. As baterias de lítio têm defeitos a este respeito objetivamente, e as baterias do ligação-ácido-ligação-carbono têm vantagens óbvias inerentes a este respeito.
Consequentemente, o autor acredita que as baterias do ligação-carbono manterão sua posição dominante em alguns campos subdivididos nos últimos anos. Embora as tecnologias tais como baterias de lítio estejam crescendo rapidamente, cada um destas tecnologias da bateria tem suas próprias vantagens e desvantagens, e nenhuma tecnologia de armazenamento da energia pode ser usada em várias escalas e encenações. De acordo com as necessidades do campo, escolher a aplicação apropriada da tecnologia de armazenamento da energia é a maneira real.
Epílogo:
A bateria acidificada ao chumbo é uma tecnologia antiga e prática da bateria. A nova geração de bateria do ligação-carbono produzida introduzindo a otimização do carbono do capacitor transformou-se um impulsionador importante para que esta tecnologia surpreendente da bateria continue sua legenda na era nova. O custo, a estabilidade do desempenho, e a segurança são as vantagens do núcleo deste tipo de bateria, assim que ainda terá a boa concorrência nos campos do armazenamento de energia estacionário e de veículos elétricos baixo da gama nos últimos anos. Naturalmente, as várias tecnologias estão melhorando constantemente, e nós igualmente estamos esperando ansiosamente que mais, tecnologias de armazenamento mais novas e melhores da energia continuarão a emergir e se amadurecer, trazendo a conveniência a nossas vidas.