Pleno conocimiento de la batería de plomo-carbono

¿Qué es una batería de plomo-carbono?

La tecnología de las baterías de plomo-carbono es un nuevo tipo de tecnología electroquímica de almacenamiento de energía, que consiste esencialmente en una optimización de la formulación de las baterías de plomo-ácido. Una batería de plomo-carbono es una batería fabricada añadiendo material de carbono al electrodo negativo de una batería de plomo-ácido.

Las baterías de plomo-carbono combinan las baterías de plomo-ácido y los supercondensadores en una sola tecnología que aprovecha al máximo las características de carga de alta capacidad y corta duración de los supercondensadores, manteniendo las ventajas de alta energía específica de las baterías de plomo-ácido, por lo que tienen un buen rendimiento de carga y descarga y una larga vida útil. Además de las ventajas de rendimiento, las baterías de plomo-carbono también presentan ventajas evidentes en cuanto a vida útil, rentabilidad, seguridad, rendimiento a bajas temperaturas y procesos de producción y reciclado.

Análisis del principio de funcionamiento de la batería de plomo-carbono

Un problema central en las baterías tradicionales de plomo-ácido es la sulfatación del electrodo negativo, es decir, en el modo de descarga a alta velocidad, el plomo esponjoso del electrodo negativo reacciona rápidamente con HSO4- para formar PbSO4, en este momento, debido al desajuste entre el suministro de HSO4- y Pb, la tasa de nucleación de PbSO4 es demasiado rápida, de modo que el PbSO4 generado (de naturaleza aislante) se encuentra en la superficie del electrodo negativo, o bien unas partículas enormes;

El principio de funcionamiento de la batería de plomo-carbono es similar al de la superbatería, que es otro tipo de superbatería. El material de carbono se añade a la placa negativa para aprovechar la carga instantánea de gran capacidad de su supercondensador,actúa como amortiguador durante la carga/descarga a alta velocidad, protegiendo eficazmente la placa negativa e inhibiendo el fenómeno de "sulfatación".

La adición de carbono en la batería de plomo-carbono inhibe eficazmente la tendencia a la sulfatación del electrodo negativo, lo que mejora significativamente la vida útil de la batería. No sólo eso, el proceso de producción de la batería de plomo-carbono no difiere fundamentalmente de las baterías de plomo-ácido tradicionales. Es fácil conseguir una producción a gran escala sin cambiar el proceso ya maduro, especialmente para los requisitos de larga duración y bajo coste de las baterías de almacenamiento de energía.

Características de la batería de plomo-carbono

Para la batería de plomo-carbono, hay muchos tipos de carbono añadidos: negro de carbono, carbono activado, grafeno, grafito, fibra de carbono y nanotubos de carbono. Y sus principales ventajas/principales funciones que pueden aportar a la batería de plomo-carbono son:

1) Conductividad eléctrica y térmica;
2) La estructura de poros en red proporciona la superficie específica y la capacitancia de doble capa eléctrica necesarias para la reacción.

Sin embargo, cómo encontrar un equilibrio entre la mejora del rendimiento y el control de costes puede ser un problema que requiere atención en la aplicación de materiales avanzados de carbono en la batería de plomo-carbono.Además, la cantidad de material de carbono añadido también necesita ser controlada, y la adición de demasiado material de carbono causará una serie de problemas como el desprendimiento del material activo de la placa del electrodo.

Ventajas e inconvenientes de las baterías de plomo-carbono

El electrodo negativo de la batería de plomo-carbono forma una red relativamente uniforme y fina compuesta por partículas de plomo metal-carbono. Esta estructura favorece el acortamiento de la distancia de difusión y mejora la uniformidad de la reacción.
Además, el propio carbono tiene buenas características de conductividad eléctrica y capacitancia, por lo que la batería de plomo-carbono tiene mejor capacidad de arranque a baja temperatura, capacidad de aceptación de carga y rendimiento de carga-descarga a alta corriente que las baterías de plomo-ácido tradicionales.

Ventaja

● Densidad de energía y potencia, puede aumentar a 40~60Wh/kg, 300~400W/kg, el rendimiento se acerca a la capacidad de algunas baterías de litio.
● Rentable. El punto más crítico es que su coste sigue siendo de 0,6~0,8rmb/Wh, que es inferior al de otras baterías como las de litio, y tiene la mayor ventaja en el caso de un estricto control de costes.
● Carga rápida, 8 veces más rápida que las baterías de plomo-ácido normales.

● La potencia de descarga se multiplica por 3.
● La vida útil del ciclo aumenta hasta 6 veces, y tiene una larga vida útil en condiciones de carga y descarga poco profundas (como 4500 veces (70% DOD)).
● La batería de plomo-carbono siempre puede proporcionar una protección fiable en condiciones extremas, como altas y bajas temperaturas, y aún puede proporcionar una potencia y capacidad relativamente fuertes a -20℃.
● Su uso es seguro y estable, y puede utilizarse ampliamente en diversos campos de las nuevas energías y el ahorro energético.

Desventaja

● De gran tamaño y peso, no es adecuado para cargas móviles como los vehículos eléctricos.
● La eficiencia de trabajo a baja temperatura es pobre.

Escenarios de aplicación de la batería de plomo-carbono

En los últimos años, el desarrollo de las baterías de iones de litio es muy rápido, y el lanzamiento de batería de litio sustitución de plomo ácido dieron en su día a mucha gente la impresión de que las baterías de plomo-ácido eran un atraso y debían eliminarse. Para una comparación específica, consulte el artículo batería de plomo-ácido frente a la de ión-litio. Sin embargo, de hecho, con la introducción y mejora de la tecnología de las baterías de plomo-carbono.

Competitividad básica de las baterías de plomo-carbono El bajo coste y la larga vida útil de las baterías de plomo-carbono las han convertido en un fuerte competidor en los campos del almacenamiento estacionario de energía, los vehículos eléctricos de baja velocidad y las bicicletas eléctricas, y se han convertido en un fuerte oponente de las baterías de litio y otras tecnologías.

En términos de almacenamiento de energía estacionaria, en campos de almacenamiento de energía como el almacenamiento de energía de centrales fotovoltaicas, el almacenamiento de energía eólica y la regulación de picos de red, a menudo se requiere que las baterías tengan las características de alta densidad de potencia, larga vida de ciclo y bajo precio.

La batería de plomo-carbono tiene mayores ventajas competitivas en lugares con amplios requisitos de espacio y alto coste, y en términos relativos, el coste de la inversión única es relativamente bajo. Las baterías de litio son más adecuadas para aplicaciones que requieren espacio y son menos sensibles a los costes por su alta densidad energética y su elevado coste. Se desarrollarán más en aplicaciones de almacenamiento de energía distribuida.

En comparación con otras tecnologías de almacenamiento de energía, como los condensadores (la densidad de almacenamiento de energía es muy baja y sólo puede utilizarse para amortiguar la potencia), para las baterías de flujo (con una madurez media y, obviamente, un gran volumen), la tecnología de plomo-carbono sigue teniendo una buena competitividad en esta fase.

Reflexión final

Las baterías de plomo-carbono han logrado mantener su posición dominante en algunos segmentos en los últimos años. Aunque tecnologías como las baterías de litio están creciendo rápidamente, estas tecnologías de baterías tienen sus propias ventajas y desventajas, y ninguna tecnología de almacenamiento de energía puede ganar en todas las escalas y escenarios. Según las necesidades del campo, es la mejor manera de elegir la aplicación de tecnología de almacenamiento de energía adecuada.