Osservazione di industria | Vecchi alberi e nuova Fiore-introduzione a tecnologia della batteria del Cavo-carbonio ed analisi delle applicazioni di immagazzinamento dell'energia

January 11, 2023

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Vecchio albero: Batterie del carbonio del cavo
La batteria al piombo è un veterano nell'industria della batteria. È stata inventata dal francese G.plante nel 1859 ed ha una storia di più di 150 anni. Non solo quello, il principio di lavoro principale di batterie al piombo appena è cambiato durante questi anni e può essere detto che è un veterano nell'industria della batteria. Il materiale attivo positivo delle batterie al piombo comuni è ossido di piombo (PbO2) ed il materiale attivo negativo è cavo (Pb), che sono attaccati alla griglia. Le batterie al piombo usano l'acido solforico acquoso come l'elettrolito e sono semplici in struttura e di facile impiego.
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Il meccanismo di carico e di scarico della reazione è come segue:
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Le batterie al piombo sono state una delle batterie più comunemente usate durante i cento anni scorsi, pricipalmente a causa di parecchi vantaggi eccezionali:
1.Low ha costato: solo 0.6~0.7rmb/Wh;
il processo della preparazione 2.The è semplice: l'investimento dell'attrezzatura e degli impianti della preparazione non è grande, che sono molto più piccole delle batterie al litio;
cassaforte 3.Relatively: la possibilità dell'esplosione e della combustione è molto bassa;
adattabilità ambientale 4.Strong: ha un'ampia gamma di lavoro ed il cambiamento nella prestazione con la temperatura non è drastico quanto quello degli Accumulatori liti-ione ed i requisiti dei sistemi del controllo della temperatura sono più bassi;
5.Easy da riciclare e riutilizzare: È relativamente facile da riciclare i materiali attivi dalle batterie al piombo residue;
tecnologia stabile ed affidabile di 6.Mature: La tecnologia con una storia di più di 100 anni ha esperienza ricca in uso e vale la pena di contare sopra. Tuttavia, le batterie al piombo tradizionali hanno avute sempre loro problemi in sospeso.
problema 1.Lifespan: Tradizionalmente, ci sono soltanto alcune cento durate della vita;
problema di lavoro 2.High-power: Nelle condizioni di lavoro di tasso alto sopra 0.5C, «il fenomeno di sulfation» accade e l'attenuazione accelera, che è inoltre la causa di origine della durata difficile delle batterie al piombo;
la densità di energia 3.The non è alta: soltanto 20~40Wh/kg, così la maggior parte delle occasioni con densità di alta energia scelgono le batterie al litio, che è negli ultimi anni inoltre una motivazione importante per il forte aumento delle batterie al litio;
4.Recycling e riutilizzazione: Sebbene non sia difficile da riciclare le batterie al piombo, ci sono molte irregolarità nel riciclaggio delle batterie al piombo dovuto il meccanismo di riciclaggio difettoso e la consapevolezza bassa di protezione dell'ambiente fra il pubblico, che inoltre causa lo spreco di risorse e l'inquinamento dell'ambiente.
Con il progresso della società, i requisiti di immagazzinamento dell'energia della batteria in varie occasioni sociali stanno aumentando costantemente. Nelle decadi ultime, molte tecnologie della batteria hanno realizzato i grandi progressi e lo sviluppo delle batterie al piombo inoltre ha incontrato molte opportunità e sfide. In questo contesto, con sforzi degli scienziati e degli ingegneri, il carbonio si aggiunge al materiale attivo dell'elettrodo negativo delle batterie al piombo e le batterie-un del cavo-carbonio hanno migliorato la versione di questo acido al piombo batteria-sono nate.
 
Nuovi fiori: Batterie del carbonio del cavo
Il più grande problema con le batterie al piombo tradizionali è l'effetto di sulfation dell'elettrodo negativo dopo servizio a lungo termine alle alte correnti, che causa il guasto materiale e un calo improvviso nella capacità. Allo stesso tempo, ognuno ha visto molte buone notizie circa progresso della batteria, come caricarsi per 7 secondi. Infatti, queste notizie sono interamente circa i supercapacitors, che sono le velocità caricantesi inerentemente veloci, non batterie. Non è difficile da vedere che il breve bordo delle batterie al piombo (caricarsi veloce e scaricare) è precisamente la situazione che il meccanismo di capacità è migliore ad occuparsi di. Di conseguenza, qualcuno ha pensato che aggiungere il carbonio attivato all'elettrodo negativo della batteria al piombo potesse combinare i vantaggi del condensatore e della batteria.
Infatti, è possibile usare un supercapacitor in parallelo con una batteria al piombo (questo uso può essere chiamato «parallelo esterno», cioè, la batteria ed il condensatore sono integrati meccanicamente parallelamente come due componenti indipendenti). Per le batterie del cavo-carbonio, la situazione attualmente si trasforma in «in batteria al piombo con una combinazione di supercapacitor del carbonio», che è di integrare i vantaggi di alti potere specifico e lunga vita dei condensatori elettrici di doppio strato nelle batterie al piombo, il potere e l'energia specifica è migliorata e la durata di vita della batteria è prolungata, in modo da inoltre è chiamato «ultrabattery» in alcuni posti.
L'elettrodo che negativo il materiale attivo delle batterie al piombo comuni è cavo (Pb), mentre in batterie del cavo-carbonio, l'elettrodo negativo è cambiato da Pb puro al materiale di carbonio (C) con le caratteristiche elettriche di capacità di doppio strato + la composizione della miscela caratteristica del cavo della spugna della batteria (Pb) l'elettrodo negativo composito doppio-funzionale, cioè, l'elettrodo negativo del cavo-carbonio (Cavo-carbonio), poi è abbinato con l'elettrodo positivo PbO2 per formare una batteria del cavo-carbonio. In linea generale, i cambiamenti delle batterie del cavo-carbonio pricipalmente compaiono sull'elettrodo negativo ed i cambiamenti nella soluzione dell'elettrodo e nell'elettrodo positivo non sono grandi. Può essere detto che le batterie del cavo-carbonio possono essere dette per essere nuovi fiori che fioriscono sul vecchio albero delle batterie al piombo e molti buoni risultati dell'applicazione sono stati forniti negli ultimi anni. In questo senso, il carbonio aggiunto deve naturalmente essere accreditato.
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Attualmente, molte società della batteria nel paese ed all'estero stanno producendo le batterie del cavo-carbonio. Le società rappresentative includono il Furukawa del Giappone, Ecoult, Penn orientale e assione e Sun, Shuangdeng, Nandu e C&D. sacri domestici.
Analisi del principio di funzionamento di batteria del cavo-carbonio
Uno dei problemi del centro in batterie al piombo tradizionali è il sulfation dell'elettrodo negativo, cioè, nel modo di scarico di tasso alto, lo spugnosi ingannano l'elettrodo negativo reagiscono con HSO4- rapidamente per formare PbSO4. Attualmente, perché il paio dei reattivi HSO4- e del Pb il disadattamento del rifornimento di PbSO4 induce il tasso di nucleazione di PbSO4 ad essere troppo veloce, che fa il PbSO4 generato (che sta isolando in natura) «pasta» sulla superficie dell'elettrodo negativo, o genera le particelle estremamente grandi; Generato uniformemente dentro il piatto negativo, o soltanto fine, uniforme e facile--riduca il velluto PbSO4 è generato sulla superficie.
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Lo strato di accumulazione PbSO4 o la grande particella PbSO4 si è formata sulla superficie significativamente riduce l'efficaci area e materiali richiesti per trasferimento di elettroni e la reazione, rendendo le reazioni successive più difficili, così rendendo all'interno del piatto negativo un area «morta». Nel caricarsi, perché lo strato di superficie PbSO4 ostacola la reazione del corpo della batteria al piombo, il potenziale dell'elettrodo negativo attualmente deve elettrolisi l'acqua nella batteria in idrogeno, con conseguente svuotamento dell'elettrolito, che avanzerà il cavo al deterioramento della prestazione della batteria.
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Per risolvere questo problema, possiamo aggiungere le particelle di carbonio nell'elettrodo negativo del cavo, che formerà una struttura di rete conduttiva secondo le indicazioni della figura qui sopra. I vantaggi principali di questa struttura di rete sono come segue:
centri di reazione 1.Provide: i nuovi centri reattivi sono formati sulla superficie di queste particelle di carbonio;
2.Form una rete conduttiva per ridurre polarizzazione;
3.Form una rete più fine ed uniforme di trasferimento di massa per promuovere il progresso uniforme delle reazioni elettrochimiche sulla superficie e sull'interno dell'elettrodo, quindi riducenti l'effetto concentrato della precipitazione di PbSO4 sulla superficie;
4.As un materiale eterogeneo, ostacola la crescita delle particelle PbSO4 e le fa distribuite uniformemente;
5.Through l'effetto capacitivo di carbonio, la capacità e caratteristiche di potere della batteria sono migliorati.
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Sulla base dei vantaggi di cui sopra, l'aggiunta di carbonio alla batteria del cavo-carbonio può efficacemente sopprimere la tendenza di sulfation dell'elettrodo negativo, di modo che la durata di vita della batteria è migliorata significativamente. Non solo quello, il processo di produzione delle batterie del cavo-carbonio non è sostanzialmente differente da quello delle batterie al piombo tradizionali. Non deve cambiare il processo maturo e la produzione è facile da raggiungere la produzione su grande scala, particolarmente per i requisiti di lunga vita ed a basso costo delle pile secondarie di immagazzinamento dell'energia.
Per le batterie del cavo-carbonio, ci sono molti tipi di carboni hanno aggiunto: carbonio nero di carbonio e attivato, graphene, grafite, fibra del carbonio e nanotubes del carbonio. Ed i loro vantaggi principali/funzioni principali che possono essere svolte per le batterie del cavo-carbonio sono: 1) conduzione e conduzione di calore; 2) struttura di poro della rete, che fornisce l'area specifica richiesta per la reazione e la capacità di doppio strato elettrica. Può essere detto che lo sviluppo delle batterie del cavo-carbonio ha dato alla famiglia del materiale di carbonio una fase per visualizzare i loro talenti, ma come trovare un equilibrio fra miglioramento della prestazione e controllo dei costi può essere un problema che ha bisogno dell'attenzione nell'applicazione dei materiali di carbonio avanzati in batterie del cavo-carbonio. Inoltre, l'aggiunta dei materiali di carbonio inoltre deve essere controllata. Troppa aggiunta del materiale di carbonio condurrà ad una serie di problemi come lo spargimento dei materiali attivi sul piatto.
Caratteristiche di prestazione e di funzionamento
L'elettrodo negativo della batteria del cavo-carbonio forma una rete relativamente uniforme e fine delle particelle del metallo-carbonio del cavo. Questa struttura è favorevole all'accorciamento della distanza della diffusione ed a migliorare l'uniformità della reazione ed il carbonio stesso ha buone caratteristiche di capacità e della conducibilità. Rispetto alle batterie al piombo tradizionali, ha la migliore abilità a bassa temperatura della partenza, l'abilità dell'accettazione della tassa e prestazione a corrente forte di tassa-scarico.
Nel lavorare con a corrente forte: il materiale di carbonio del condensatore funge da «amplificatore». Quando la batteria del cavo-carbonio sta funzionando sotto frequente caricarsi a corrente forte istantaneo e scaricare, il materiale di carbonio con le caratteristiche capacitive pricipalmente libera o riceve la corrente. Come le batterie acide, «il sulfation negativo dell'elettrodo» si presenta acutamente sotto a corrente forte, che efficacemente prolunga il tempo di impiego della batteria;
Nel lavorare con a corrente debole: l'elettrodo negativo del cavo della spugna pricipalmente è utilizzato per fornire continuamente l'energia e l'energia memorizzata nel carbonio come energia capacitiva dovuto impatto a corrente forte inoltre reagirà con il cavo vicino e la reazione diventerà gradualmente uniforme.
L'energia & la densità di potenza possono essere aumentate a 40~60Wh/kg, circa 300~400W/kg, la prestazione è già vicino alla capacità di alcune batterie al litio e più d'importanza, il suo costo è ancora 0.6~0.8rmb/Wh, in basso rispetto ad altre batterie quali le batterie al litio, presenta la maggior parte dei vantaggi nelle occasioni dove il controllo dei costi è rigoroso.
Lunga vita, vita di ciclo lunga nell'ambito della tassa bassa e stati di scarico (quali 4500 volte (70%DOD))
Posizionamento del mercato ed analisi tecnica: Carbonio del cavo contro le batterie al litio contro altre?
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Negli ultimi anni, lo sviluppo degli Accumulatori liti-ione è stato molto veloce, dando a molta gente l'impressione che «le batterie al piombo dovrebbero eliminarsi se sono a rovescio». Tuttavia, infatti, con l'introduzione ed il miglioramento di tecnologia della batteria del cavo-carbonio, la sua competitività del centro: il basso costo (0.6~0.8rmb/Wh) e la buona vita lo rendono ampiamente usato nell'immagazzinamento dell'energia stazionario, i veicoli elettrici a bassa velocità, biciclette elettriche ed altri campi hanno fatto i grandi risultati, stanti bene ad un forte oppositore della batteria al litio e di altre tecnologie.
1. in termini di immagazzinamento dell'energia stazionario, i campi di immagazzinamento dell'energia quale immagazzinamento dell'energia fotovoltaico della centrale elettrica, l'immagazzinamento dell'energia di energia eolica ed il regolamento di punta di griglia richiedono spesso le batterie di avere le caratteristiche di densità di alto potere, di vita di ciclo lunga e del prezzo basso. le batterie del Cavo-carbonio hanno un maggior vantaggio competitivo nelle occasioni con ampio spazio e gli alti requisiti costati e relativamente parlando, il costo di investimento iniziale è relativamente basso. Le batterie al litio sono più adatte ad occasioni che richiedono lo spazio e sono a meno costo sensibile dovuto la loro densità di alta energia ed alto costo e di più saranno diventate nelle occasioni distribuite di immagazzinamento dell'energia. Rispetto ad altre tecnologie di immagazzinamento dell'energia, quali i condensatori (densità molto bassa di immagazzinamento dell'energia, che può essere usata soltanto per bufferizzazione di potere) e le batterie di flusso (maturità media di tecnologia, volume significativamente più grande), la tecnologia del cavo-carbonio ancora ha in questa fase buona competitività.
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2. In termini di immagazzinamento dell'energia del trasporto, i vantaggi competitivi principali delle batterie del cavo-carbonio sono basso costo, la prestazione stabile e la buona sicurezza. A. Il basso costo lo fa presenta un vantaggio nel mercato inferiore quali i veicoli elettrici a bassa velocità. Sebbene il paese abbia l'idea di promozione delle batterie al litio, dopo tutto, le regole del mercato devono essere rispettate. La prestazione di B. Stable permette alle batterie del cavo-carbonio di assicurare la protezione affidabile nei termini estremi quali il livello e le basse temperature. Per esempio, l'alimentazione elettrica in start-stop di un'automobile deve potere produrre una grande corrente a -20°C, mentre la prestazione a bassa temperatura delle batterie al litio è stata sempre un'universalità. problema di lunga durata. Sicurezza di C. Good: La sicurezza degli strumenti del trasporto non può essere sopravvalutata. Le batterie al litio hanno obiettivamente imperfezioni in questo senso e le batterie del cavo-acido-cavo-carbonio presentano gli ovvi vantaggi inerenti in questo senso.
Di conseguenza, l'autore ritiene che le batterie del cavo-carbonio mantengano negli ultimi anni la loro posizione dominante in alcuni campi suddivisi. Sebbene le tecnologie quali le batterie al litio stiano sviluppando rapidamente, ciascuna di queste tecnologie della batteria presenta i suoi propri vantaggi e svantaggi e nessuna tecnologia di immagazzinamento dell'energia può essere utilizzata in vari scale e scenari. Secondo i bisogni del campo, scegliere l'applicazione appropriata della tecnologia di immagazzinamento dell'energia è il modo regale.
Epilogo:
La batteria al piombo è una tecnologia antica e pratica della batteria. La nuova generazione di batteria del cavo-carbonio prodotta introducendo l'ottimizzazione del carbonio del condensatore si è trasformata in in un ripetitore importante affinchè questa tecnologia stupefacente della batteria continui la sua leggenda nella nuova era. Il costo, la stabilità della prestazione e la sicurezza sono i vantaggi del centro di questo tipo di batteria, in modo da ancora avrà negli ultimi anni buona competitività nei campi di immagazzinamento dell'energia stazionario e dei veicoli elettrici inferiori. Naturalmente, le varie tecnologie stanno migliorando costantemente ed inoltre stiamo prevedendo ardentemente che più, più nuove e migliori le tecnologie di immagazzinamento dell'energia continuino ad emergere e maturare, portando la convenienza alle nostre vite.