การสังเกตอุตสาหกรรม | ต้นไม้เก่าและดอกไม้ใหม่——ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนและการวิเคราะห์แอปพลิเคชันการเก็บพลังงาน
January 11, 2023
ต้นไม้เก่า: แบตเตอรี่คาร์บอนตะกั่ว
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือผู้คร่ำหวอดในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่มันถูกคิดค้นโดย G.plante ชาวฝรั่งเศสในปี 1859 และมีประวัติยาวนานกว่า 150 ปีไม่เพียงเท่านั้น หลักการทำงานหลักของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลยในช่วงหลายปีที่ผ่านมานี้ และอาจกล่าวได้ว่าเป็นแบตเตอรี่ที่คร่ำหวอดในวงการแบตเตอรี่วัสดุที่ใช้งานในเชิงบวกของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดธรรมดาคือตะกั่วออกไซด์ (PbO2) และวัสดุที่ใช้งานในเชิงลบคือตะกั่ว (Pb) ซึ่งติดอยู่กับกริดแบตเตอรี่ตะกั่วกรดใช้กรดซัลฟิวริกในน้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ มีโครงสร้างเรียบง่ายและใช้งานง่าย
กลไกปฏิกิริยาการชาร์จและการคายประจุมีดังนี้:
กลไกปฏิกิริยาการชาร์จและการคายประจุมีดังนี้:
แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นหนึ่งในแบตเตอรี่ที่ใช้บ่อยที่สุดในช่วงหนึ่งร้อยปีที่ผ่านมา ส่วนใหญ่เป็นเพราะมีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นหลายประการ:
1.ต้นทุนต่ำ: เพียง 0.6~0.7rmb/Wh;
2. กระบวนการเตรียมการนั้นง่าย: อุปกรณ์เตรียมการและการลงทุนในโรงงานไม่มากซึ่งเล็กกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมาก
3.ค่อนข้างปลอดภัย: ความเป็นไปได้ของการระเบิดและการเผาไหม้ต่ำมาก
4. ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมที่แข็งแกร่ง: มีช่วงการทำงานที่กว้าง และการเปลี่ยนแปลงของประสิทธิภาพกับอุณหภูมินั้นไม่รุนแรงเท่ากับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และข้อกำหนดสำหรับระบบควบคุมอุณหภูมิก็ต่ำกว่า
5. ง่ายต่อการรีไซเคิลและนำกลับมาใช้ใหม่: ค่อนข้างง่ายในการรีไซเคิลวัสดุที่ใช้งานจากแบตเตอรี่กรดตะกั่ว
6. เทคโนโลยีที่เติบโต เสถียร และเชื่อถือได้: เทคโนโลยีที่มีประวัติยาวนานกว่า 100 ปี มีประสบการณ์มากมายในการใช้งานและควรค่าแก่การไว้วางใจ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบดั้งเดิมมักมีปัญหาที่ค้างคาอยู่เสมอ
1. ปัญหาอายุขัย: ตามเนื้อผ้ามีอายุขัยเพียงไม่กี่ร้อย
2. ปัญหาการทำงานที่ใช้พลังงานสูง: ภายใต้สภาวะการทำงานที่มีอัตราการทำงานที่สูงกว่า 0.5 องศาเซลเซียส จะเกิด "ปรากฏการณ์ซัลเฟต" และการลดทอนจะเร่งขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของอายุการใช้งานแบตเตอรี่กรดตะกั่วที่ไม่ดี
3. ความหนาแน่นของพลังงานไม่สูง: เพียง 20 ~ 40Wh / kg ดังนั้นโอกาสส่วนใหญ่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงจึงเลือกแบตเตอรี่ลิเธียมซึ่งเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
4.การรีไซเคิลและการใช้ซ้ำ: แม้ว่าการรีไซเคิลแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจะไม่ใช่เรื่องยาก แต่ก็มีความผิดปกติมากมายในการรีไซเคิลแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด เนื่องจากกลไกการรีไซเคิลที่ไม่ปลอดภัยและความตระหนักต่ำในการปกป้องสิ่งแวดล้อมในหมู่ประชาชน ซึ่งยังเป็นสาเหตุให้เกิดการ สิ้นเปลืองทรัพยากรและเกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
ด้วยความก้าวหน้าของสังคม ข้อกำหนดสำหรับการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ในโอกาสทางสังคมต่าง ๆ จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีแบตเตอรี่จำนวนมากมีความก้าวหน้าอย่างมาก และการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่วกรดก็พบกับโอกาสและความท้าทายมากมายเช่นกันในบริบทนี้ ด้วยความพยายามของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร คาร์บอนจะถูกเพิ่มเข้าไปในวัสดุที่ใช้งานของขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด และแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนซึ่งเป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดรุ่นอัพเกรดนี้ถือกำเนิดขึ้น
ดอกไม้ใหม่: แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน
ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบดั้งเดิมคือผลของการซัลเฟตของอิเล็กโทรดเชิงลบหลังจากใช้งานเป็นเวลานานที่กระแสสูง ซึ่งทำให้วัสดุเสียหายและความจุลดลงอย่างกะทันหันในขณะเดียวกันทุกคนได้เห็นข่าวใหญ่เกี่ยวกับความคืบหน้าของแบตเตอรี่เช่นการชาร์จเป็นเวลา 7 วินาทีความจริงแล้วข่าวเหล่านี้เกี่ยวกับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ซึ่งมีความเร็วในการชาร์จที่รวดเร็ว ไม่ใช่แบตเตอรี่ไม่ยากที่จะเห็นว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบสั้น (การชาร์จและการคายประจุอย่างรวดเร็ว) เป็นสถานการณ์ที่กลไกความจุดีกว่าในการจัดการดังนั้นจึงมีคนคิดว่าการเติมถ่านกัมมันต์ลงในขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถรวมข้อดีของตัวเก็บประจุและแบตเตอรี่เข้าด้วยกัน
ในความเป็นจริง เป็นไปได้ที่จะใช้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ควบคู่ไปกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (การใช้งานนี้สามารถเรียกว่า "การขนานภายนอก" กล่าวคือ แบตเตอรี่และตัวเก็บประจุถูกรวมเข้าด้วยกันทางกลไกแบบขนานเป็นส่วนประกอบอิสระสองส่วน)สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน สถานการณ์ในขณะนี้กลายเป็น "แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่มีการรวมกันของคาร์บอนซุปเปอร์คาปาซิเตอร์" ซึ่งก็คือการรวมข้อดีของพลังงานจำเพาะสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนานของตัวเก็บประจุไฟฟ้าสองชั้นไว้ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด กำลังไฟและพลังงานเฉพาะดีขึ้น และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้น ดังนั้นในบางพื้นที่จึงเรียกแบตเตอรี่นี้ว่า "แบตเตอรี่พิเศษ"
วัสดุที่ใช้งานของขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดธรรมดาคือตะกั่ว (Pb) ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน ขั้วลบจะเปลี่ยนจาก Pb บริสุทธิ์เป็นวัสดุคาร์บอน (C) ด้วยคุณสมบัติความจุไฟฟ้าสองชั้น + ตะกั่วฟองน้ำลักษณะพิเศษของแบตเตอรี่ ( Pb) องค์ประกอบแบบผสม อิเล็กโทรดเชิงลบแบบคอมโพสิทที่ทำงานได้สองหน้าที่ นั่นคือ อิเล็กโทรดลบแบบตะกั่ว-คาร์บอน (Lead-carbon) จะถูกจับคู่กับอิเล็กโทรดขั้วบวก PbO2 เพื่อสร้างแบตเตอรี่แบบตะกั่ว-คาร์บอนโดยทั่วไปแล้ว การเปลี่ยนแปลงของแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนส่วนใหญ่จะปรากฏที่ขั้วลบ และการเปลี่ยนแปลงของสารละลายอิเล็กโทรดและขั้วบวกนั้นไม่มากนักอาจกล่าวได้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดสามารถกล่าวได้ว่าเป็นดอกไม้ใหม่ที่กำลังผลิบานบนต้นเก่าของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และเกิดผลการใช้งานที่ดีมากมายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในแง่นี้ คาร์บอนที่เพิ่มเข้ามาย่อมต้องได้รับเครดิต
ในปัจจุบัน บริษัทแบตเตอรี่หลายแห่งในประเทศและต่างประเทศกำลังผลิตแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนบริษัทตัวแทน ได้แก่ Furukawa, Ecoult, East Penn และ Axion ของญี่ปุ่น และ Sacred Sun, Shuangdeng, Nandu และ C&D ในประเทศ
วิเคราะห์หลักการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน
หนึ่งในปัญหาหลักในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบดั้งเดิมคือการเกิดซัลเฟตของขั้วลบ กล่าวคือ ในโหมดคายประจุที่มีอัตราสูง ตะกั่วที่เป็นรูพรุนบนขั้วลบจะทำปฏิกิริยากับ HSO4 อย่างรวดเร็วเพื่อสร้าง PbSO4ในขณะนี้ เนื่องจากคู่ของสารตั้งต้น HSO4- และ Pb อุปทานที่ไม่ตรงกันของ PbSO4 ทำให้อัตราการเกิดนิวเคลียสของ PbSO4 เร็วเกินไป ซึ่งทำให้ PbSO4 ที่สร้างขึ้น (ซึ่งเป็นฉนวนในธรรมชาติ) "วาง" บนพื้นผิวของขั้วลบ อิเล็กโทรดหรือสร้างอนุภาคขนาดใหญ่มากสร้างขึ้นอย่างสม่ำเสมอภายในเพลตเชิงลบ หรือมีการสร้าง PbSO4 แบบกำมะหยี่ที่ละเอียด สม่ำเสมอ และง่ายต่อการรีดิวซ์บนพื้นผิวเท่านั้น
ชั้นสะสม PbSO4 หรืออนุภาคขนาดใหญ่ PbSO4 ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวช่วยลดพื้นที่ผิวที่มีประสิทธิภาพและวัสดุที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาที่ตามมายากขึ้น จึงทำให้ภายในของแผ่นลบเป็นพื้นที่ "ตาย"เมื่อทำการชาร์จ เนื่องจากชั้น PbSO4 ของพื้นผิวขัดขวางปฏิกิริยาของร่างกายของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ศักยภาพของขั้วลบในขณะนี้จึงต้องทำการอิเล็กโทรไลต์น้ำในแบตเตอรี่ให้เป็นไฮโดรเจน ส่งผลให้อิเล็กโทรไลต์หมดลง ทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เสื่อมลง
วัสดุที่ใช้งานของขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดธรรมดาคือตะกั่ว (Pb) ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน ขั้วลบจะเปลี่ยนจาก Pb บริสุทธิ์เป็นวัสดุคาร์บอน (C) ด้วยคุณสมบัติความจุไฟฟ้าสองชั้น + ตะกั่วฟองน้ำลักษณะพิเศษของแบตเตอรี่ ( Pb) องค์ประกอบแบบผสม อิเล็กโทรดเชิงลบแบบคอมโพสิทที่ทำงานได้สองหน้าที่ นั่นคือ อิเล็กโทรดลบแบบตะกั่ว-คาร์บอน (Lead-carbon) จะถูกจับคู่กับอิเล็กโทรดขั้วบวก PbO2 เพื่อสร้างแบตเตอรี่แบบตะกั่ว-คาร์บอนโดยทั่วไปแล้ว การเปลี่ยนแปลงของแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนส่วนใหญ่จะปรากฏที่ขั้วลบ และการเปลี่ยนแปลงของสารละลายอิเล็กโทรดและขั้วบวกนั้นไม่มากนักอาจกล่าวได้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดสามารถกล่าวได้ว่าเป็นดอกไม้ใหม่ที่กำลังผลิบานบนต้นเก่าของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และเกิดผลการใช้งานที่ดีมากมายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาในแง่นี้ คาร์บอนที่เพิ่มเข้ามาย่อมต้องได้รับเครดิต
ในปัจจุบัน บริษัทแบตเตอรี่หลายแห่งในประเทศและต่างประเทศกำลังผลิตแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนบริษัทตัวแทน ได้แก่ Furukawa, Ecoult, East Penn และ Axion ของญี่ปุ่น และ Sacred Sun, Shuangdeng, Nandu และ C&D ในประเทศ
วิเคราะห์หลักการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน
หนึ่งในปัญหาหลักในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบดั้งเดิมคือการเกิดซัลเฟตของขั้วลบ กล่าวคือ ในโหมดคายประจุที่มีอัตราสูง ตะกั่วที่เป็นรูพรุนบนขั้วลบจะทำปฏิกิริยากับ HSO4 อย่างรวดเร็วเพื่อสร้าง PbSO4ในขณะนี้ เนื่องจากคู่ของสารตั้งต้น HSO4- และ Pb อุปทานที่ไม่ตรงกันของ PbSO4 ทำให้อัตราการเกิดนิวเคลียสของ PbSO4 เร็วเกินไป ซึ่งทำให้ PbSO4 ที่สร้างขึ้น (ซึ่งเป็นฉนวนในธรรมชาติ) "วาง" บนพื้นผิวของขั้วลบ อิเล็กโทรดหรือสร้างอนุภาคขนาดใหญ่มากสร้างขึ้นอย่างสม่ำเสมอภายในเพลตเชิงลบ หรือมีการสร้าง PbSO4 แบบกำมะหยี่ที่ละเอียด สม่ำเสมอ และง่ายต่อการรีดิวซ์บนพื้นผิวเท่านั้น
ชั้นสะสม PbSO4 หรืออนุภาคขนาดใหญ่ PbSO4 ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวช่วยลดพื้นที่ผิวที่มีประสิทธิภาพและวัสดุที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาที่ตามมายากขึ้น จึงทำให้ภายในของแผ่นลบเป็นพื้นที่ "ตาย"เมื่อทำการชาร์จ เนื่องจากชั้น PbSO4 ของพื้นผิวขัดขวางปฏิกิริยาของร่างกายของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ศักยภาพของขั้วลบในขณะนี้จึงต้องทำการอิเล็กโทรไลต์น้ำในแบตเตอรี่ให้เป็นไฮโดรเจน ส่งผลให้อิเล็กโทรไลต์หมดลง ทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เสื่อมลง
เพื่อแก้ปัญหานี้ เราสามารถเพิ่มอนุภาคคาร์บอนในขั้วลบของตะกั่ว ซึ่งจะสร้างโครงสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าดังแสดงในรูปด้านบนข้อได้เปรียบหลักของโครงสร้างเครือข่ายนี้มีดังนี้:
1. ให้ศูนย์ปฏิกิริยา: ศูนย์ปฏิกิริยาใหม่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของอนุภาคคาร์บอนเหล่านี้
2. สร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าเพื่อลดโพลาไรเซชัน
3. สร้างเครือข่ายการถ่ายโอนมวลที่ละเอียดและสม่ำเสมอเพื่อส่งเสริมความคืบหน้าของปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวและด้านในของอิเล็กโทรด ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบจากการตกตะกอนเข้มข้นของ PbSO4 บนพื้นผิว
4.ในฐานะที่เป็นวัสดุที่ต่างกัน มันขัดขวางการเจริญเติบโตของอนุภาค PbSO4 และทำให้กระจายอย่างสม่ำเสมอ
5. ด้วยเอฟเฟกต์ความจุของคาร์บอนทำให้ความจุและลักษณะพลังงานของแบตเตอรี่ดีขึ้น
1. ให้ศูนย์ปฏิกิริยา: ศูนย์ปฏิกิริยาใหม่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของอนุภาคคาร์บอนเหล่านี้
2. สร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าเพื่อลดโพลาไรเซชัน
3. สร้างเครือข่ายการถ่ายโอนมวลที่ละเอียดและสม่ำเสมอเพื่อส่งเสริมความคืบหน้าของปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวและด้านในของอิเล็กโทรด ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบจากการตกตะกอนเข้มข้นของ PbSO4 บนพื้นผิว
4.ในฐานะที่เป็นวัสดุที่ต่างกัน มันขัดขวางการเจริญเติบโตของอนุภาค PbSO4 และทำให้กระจายอย่างสม่ำเสมอ
5. ด้วยเอฟเฟกต์ความจุของคาร์บอนทำให้ความจุและลักษณะพลังงานของแบตเตอรี่ดีขึ้น
จากข้อดีข้างต้น การเติมคาร์บอนลงในแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนสามารถยับยั้งแนวโน้มการเกิดซัลเฟตของขั้วลบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นอายุการใช้งานของแบตเตอรี่จึงดีขึ้นอย่างมากไม่เพียงเท่านั้น กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดไม่ได้แตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดแบบดั้งเดิมมากนักไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนกระบวนการที่สุกเต็มที่ และการผลิตนั้นง่ายต่อการบรรลุการผลิตขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนานและต้นทุนต่ำของแบตเตอรี่เก็บพลังงาน
สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน มีการเติมคาร์บอนหลายประเภท: คาร์บอนแบล็ค ถ่านกัมมันต์ กราฟีน กราไฟต์ คาร์บอนไฟเบอร์ และท่อนาโนคาร์บอนและข้อได้เปรียบหลัก/หน้าที่หลักที่สามารถจัดหาให้กับแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน ได้แก่ 1) การนำไฟฟ้าและการนำความร้อน;2) โครงสร้างรูพรุนของเครือข่าย ซึ่งให้พื้นที่ผิวเฉพาะที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาและความจุไฟฟ้าสองชั้นอาจกล่าวได้ว่าการพัฒนาแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนทำให้ตระกูลวัสดุคาร์บอนมีเวทีในการแสดงความสามารถของพวกเขา แต่การหาสมดุลระหว่างการปรับปรุงประสิทธิภาพและการควบคุมต้นทุนอาจเป็นปัญหาที่ต้องให้ความสนใจในการประยุกต์ใช้คาร์บอนขั้นสูง วัสดุในแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนนอกจากนี้ยังจำเป็นต้องควบคุมการเติมวัสดุคาร์บอนอีกด้วยการเติมวัสดุคาร์บอนมากเกินไปจะนำไปสู่ปัญหาหลายอย่าง เช่น การหลุดร่อนของวัสดุที่ใช้งานบนจาน
คุณสมบัติการทำงานและประสิทธิภาพ
ขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนก่อตัวเป็นเครือข่ายอนุภาคโลหะตะกั่ว-คาร์บอนที่ค่อนข้างสม่ำเสมอและละเอียดโครงสร้างนี้เอื้อต่อการลดระยะการแพร่กระจายและปรับปรุงความสม่ำเสมอของปฏิกิริยา และตัวคาร์บอนเองก็มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความจุไฟฟ้าที่ดีเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่วแบบดั้งเดิม มีความสามารถเริ่มต้นที่อุณหภูมิต่ำได้ดีกว่า ความสามารถในการรับประจุ และประสิทธิภาพการปล่อยประจุกระแสไฟสูง
เมื่อทำงานกับกระแสไฟฟ้าสูง: วัสดุคาร์บอนของตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็น "บัฟเฟอร์"เมื่อแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนทำงานภายใต้การชาร์จและคายประจุกระแสสูงที่เกิดขึ้นทันทีบ่อยๆ วัสดุคาร์บอนที่มีลักษณะตัวเก็บประจุจะปล่อยหรือรับกระแสไฟเป็นหลักเช่นเดียวกับแบตเตอรี่กรด "การซัลเฟตของขั้วลบ" จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้กระแสไฟสูง ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เมื่อทำงานกับกระแสไฟต่ำ: อิเล็กโทรดลบของตะกั่วแบบฟองน้ำส่วนใหญ่จะใช้เพื่อจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่อง และพลังงานที่เก็บไว้ในคาร์บอนในรูปของพลังงานประจุไฟฟ้าเนื่องจากการกระแทกของกระแสไฟฟ้าสูงจะทำปฏิกิริยากับตะกั่วในบริเวณใกล้เคียง และปฏิกิริยาจะค่อยๆ สม่ำเสมอ
พลังงานและความหนาแน่นของพลังงานสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 40~60Wh/กก. ประมาณ 300~400W/กก. ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมบางรุ่นแล้ว และที่สำคัญ ค่าใช้จ่ายยังคงอยู่ที่ 0.6~0.8rmb/Wh ต่ำ เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่อื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียม มีข้อได้เปรียบมากที่สุดในกรณีที่การควบคุมต้นทุนเข้มงวด
อายุการใช้งานยาวนาน อายุการใช้งานยาวนานภายใต้สภาวะการประจุและการคายประจุตื้น (เช่น 4500 ครั้ง (DOD 70%))
การวางตำแหน่งทางการตลาดและการวิเคราะห์ทางเทคนิค: ตะกั่วคาร์บอน Vs แบตเตอรี่ลิเธียม Vs อื่นๆ?
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นไปอย่างรวดเร็ว ทำให้หลายคนรู้สึกว่า "ควรเลิกใช้แบตเตอรี่กรดตะกั่วหากย้อนกลับ"อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ด้วยการแนะนำและปรับปรุงเทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน ความสามารถในการแข่งขันหลัก: ต้นทุนต่ำ (0.6~0.8rmb/Wh) และอายุการใช้งานที่ดี ทำให้แบตเตอรี่นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ รถยนต์ไฟฟ้าความเร็วต่ำ ไฟฟ้า จักรยานและสาขาอื่นๆ ประสบความสำเร็จอย่างมาก กลายเป็นคู่ต่อสู้ที่แข็งแกร่งของแบตเตอรี่ลิเธียมและเทคโนโลยีอื่นๆ
1. ในแง่ของการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ ฟิลด์การจัดเก็บพลังงาน เช่น การจัดเก็บพลังงานของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ การจัดเก็บพลังงานจากพลังงานลม และการควบคุมจุดสูงสุดของกริดมักกำหนดให้แบตเตอรี่มีลักษณะความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และราคาต่ำแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีความได้เปรียบทางการแข่งขันมากกว่าในกรณีที่มีพื้นที่กว้างขวางและมีค่าใช้จ่ายสูง และหากพูดกันตรงๆ ก็คือ ต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นนั้นค่อนข้างต่ำแบตเตอรี่ลิเธียมเหมาะสำหรับโอกาสที่ต้องการพื้นที่และคำนึงถึงต้นทุนน้อยกว่าเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและค่าใช้จ่ายสูง และจะได้รับการพัฒนามากขึ้นในการจัดเก็บพลังงานแบบกระจายเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานอื่นๆ เช่น คาปาซิเตอร์ (ความหนาแน่นของการเก็บพลังงานต่ำมาก ซึ่งสามารถใช้ได้กับบัฟเฟอร์พลังงานเท่านั้น) และโฟลว์แบตเตอรี (เทคโนโลยีครบกำหนดระดับปานกลาง ปริมาณที่มากกว่า) เทคโนโลยีตะกั่วคาร์บอนยังคงมีศักยภาพในการแข่งขันที่ดีในขั้นตอนนี้ .
2. ในแง่ของการจัดเก็บพลังงานในการขนส่ง ข้อได้เปรียบในการแข่งขันที่สำคัญของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนคือ ต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพที่มั่นคง และความปลอดภัยที่ดีA. ต้นทุนต่ำทำให้ได้เปรียบในตลาดระดับล่าง เช่น รถยนต์ไฟฟ้าความเร็วต่ำแม้ว่าประเทศนี้จะมีแนวคิดในการส่งเสริมแบตเตอรี่ลิเธียม แต่อย่างไรก็ตามกฎของตลาดจำเป็นต้องได้รับการเคารพB. ประสิทธิภาพที่เสถียรทำให้แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนสามารถให้การปกป้องที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูงและต่ำตัวอย่างเช่น แหล่งจ่ายไฟสตาร์ท-สต็อปของรถยนต์ต้องสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้สูงที่ -20°C ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมมีสมรรถนะในอุณหภูมิต่ำเป็นสากลเสมอปัญหาที่ยาวนานค. ความปลอดภัยที่ดี: ไม่ควรเน้นความปลอดภัยของเครื่องมือขนส่งมากเกินไปแบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อบกพร่องในเรื่องนี้อย่างเป็นกลาง และแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด-ตะกั่ว-คาร์บอนมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในเรื่องนี้
ดังนั้น ผู้เขียนจึงเชื่อว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนจะยังคงครองตำแหน่งที่โดดเด่นในสาขาย่อยบางสาขาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแม้ว่าเทคโนโลยีต่างๆ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมจะเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่เทคโนโลยีแบตเตอรี่แต่ละชนิดก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และไม่มีเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานใดที่สามารถนำมาใช้ในขนาดและสถานการณ์ต่างๆ ได้ตามความต้องการของภาคสนาม การเลือกแอพพลิเคชั่นเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานที่เหมาะสมคือแนวทางของราชา
บทส่งท้าย:
แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบโบราณและใช้งานได้จริงแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเจเนอเรชั่นใหม่ที่ผลิตโดยการนำคาปาซิเตอร์คาร์บอนมาปรับให้เหมาะสมได้กลายเป็นตัวสนับสนุนที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่น่าทึ่งนี้เพื่อสานต่อตำนานในยุคใหม่ต้นทุน ความเสถียรของประสิทธิภาพ และความปลอดภัยเป็นข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่ประเภทนี้ ดังนั้นแบตเตอรี่จะยังคงมีความสามารถในการแข่งขันที่ดีในด้านการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่และรถยนต์ไฟฟ้าระดับล่างในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแน่นอนว่าเทคโนโลยีต่าง ๆ มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และเรายังคาดหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ใหม่กว่าและดีกว่าจะยังคงเกิดขึ้นและเติบโตต่อไป ซึ่งนำความสะดวกสบายมาสู่ชีวิตของเรา
คุณสมบัติการทำงานและประสิทธิภาพ
ขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนก่อตัวเป็นเครือข่ายอนุภาคโลหะตะกั่ว-คาร์บอนที่ค่อนข้างสม่ำเสมอและละเอียดโครงสร้างนี้เอื้อต่อการลดระยะการแพร่กระจายและปรับปรุงความสม่ำเสมอของปฏิกิริยา และตัวคาร์บอนเองก็มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความจุไฟฟ้าที่ดีเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่วแบบดั้งเดิม มีความสามารถเริ่มต้นที่อุณหภูมิต่ำได้ดีกว่า ความสามารถในการรับประจุ และประสิทธิภาพการปล่อยประจุกระแสไฟสูง
เมื่อทำงานกับกระแสไฟฟ้าสูง: วัสดุคาร์บอนของตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็น "บัฟเฟอร์"เมื่อแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนทำงานภายใต้การชาร์จและคายประจุกระแสสูงที่เกิดขึ้นทันทีบ่อยๆ วัสดุคาร์บอนที่มีลักษณะตัวเก็บประจุจะปล่อยหรือรับกระแสไฟเป็นหลักเช่นเดียวกับแบตเตอรี่กรด "การซัลเฟตของขั้วลบ" จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้กระแสไฟสูง ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เมื่อทำงานกับกระแสไฟต่ำ: อิเล็กโทรดลบของตะกั่วแบบฟองน้ำส่วนใหญ่จะใช้เพื่อจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่อง และพลังงานที่เก็บไว้ในคาร์บอนในรูปของพลังงานประจุไฟฟ้าเนื่องจากการกระแทกของกระแสไฟฟ้าสูงจะทำปฏิกิริยากับตะกั่วในบริเวณใกล้เคียง และปฏิกิริยาจะค่อยๆ สม่ำเสมอ
พลังงานและความหนาแน่นของพลังงานสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 40~60Wh/กก. ประมาณ 300~400W/กก. ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมบางรุ่นแล้ว และที่สำคัญ ค่าใช้จ่ายยังคงอยู่ที่ 0.6~0.8rmb/Wh ต่ำ เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่อื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียม มีข้อได้เปรียบมากที่สุดในกรณีที่การควบคุมต้นทุนเข้มงวด
อายุการใช้งานยาวนาน อายุการใช้งานยาวนานภายใต้สภาวะการประจุและการคายประจุตื้น (เช่น 4500 ครั้ง (DOD 70%))
การวางตำแหน่งทางการตลาดและการวิเคราะห์ทางเทคนิค: ตะกั่วคาร์บอน Vs แบตเตอรี่ลิเธียม Vs อื่นๆ?
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นไปอย่างรวดเร็ว ทำให้หลายคนรู้สึกว่า "ควรเลิกใช้แบตเตอรี่กรดตะกั่วหากย้อนกลับ"อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง ด้วยการแนะนำและปรับปรุงเทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน ความสามารถในการแข่งขันหลัก: ต้นทุนต่ำ (0.6~0.8rmb/Wh) และอายุการใช้งานที่ดี ทำให้แบตเตอรี่นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ รถยนต์ไฟฟ้าความเร็วต่ำ ไฟฟ้า จักรยานและสาขาอื่นๆ ประสบความสำเร็จอย่างมาก กลายเป็นคู่ต่อสู้ที่แข็งแกร่งของแบตเตอรี่ลิเธียมและเทคโนโลยีอื่นๆ
1. ในแง่ของการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ ฟิลด์การจัดเก็บพลังงาน เช่น การจัดเก็บพลังงานของสถานีไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ การจัดเก็บพลังงานจากพลังงานลม และการควบคุมจุดสูงสุดของกริดมักกำหนดให้แบตเตอรี่มีลักษณะความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และราคาต่ำแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนมีความได้เปรียบทางการแข่งขันมากกว่าในกรณีที่มีพื้นที่กว้างขวางและมีค่าใช้จ่ายสูง และหากพูดกันตรงๆ ก็คือ ต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นนั้นค่อนข้างต่ำแบตเตอรี่ลิเธียมเหมาะสำหรับโอกาสที่ต้องการพื้นที่และคำนึงถึงต้นทุนน้อยกว่าเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและค่าใช้จ่ายสูง และจะได้รับการพัฒนามากขึ้นในการจัดเก็บพลังงานแบบกระจายเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานอื่นๆ เช่น คาปาซิเตอร์ (ความหนาแน่นของการเก็บพลังงานต่ำมาก ซึ่งสามารถใช้ได้กับบัฟเฟอร์พลังงานเท่านั้น) และโฟลว์แบตเตอรี (เทคโนโลยีครบกำหนดระดับปานกลาง ปริมาณที่มากกว่า) เทคโนโลยีตะกั่วคาร์บอนยังคงมีศักยภาพในการแข่งขันที่ดีในขั้นตอนนี้ .
2. ในแง่ของการจัดเก็บพลังงานในการขนส่ง ข้อได้เปรียบในการแข่งขันที่สำคัญของแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนคือ ต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพที่มั่นคง และความปลอดภัยที่ดีA. ต้นทุนต่ำทำให้ได้เปรียบในตลาดระดับล่าง เช่น รถยนต์ไฟฟ้าความเร็วต่ำแม้ว่าประเทศนี้จะมีแนวคิดในการส่งเสริมแบตเตอรี่ลิเธียม แต่อย่างไรก็ตามกฎของตลาดจำเป็นต้องได้รับการเคารพB. ประสิทธิภาพที่เสถียรทำให้แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนสามารถให้การปกป้องที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูงและต่ำตัวอย่างเช่น แหล่งจ่ายไฟสตาร์ท-สต็อปของรถยนต์ต้องสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้สูงที่ -20°C ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมมีสมรรถนะในอุณหภูมิต่ำเป็นสากลเสมอปัญหาที่ยาวนานค. ความปลอดภัยที่ดี: ไม่ควรเน้นความปลอดภัยของเครื่องมือขนส่งมากเกินไปแบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อบกพร่องในเรื่องนี้อย่างเป็นกลาง และแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด-ตะกั่ว-คาร์บอนมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในเรื่องนี้
ดังนั้น ผู้เขียนจึงเชื่อว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนจะยังคงครองตำแหน่งที่โดดเด่นในสาขาย่อยบางสาขาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแม้ว่าเทคโนโลยีต่างๆ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมจะเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่เทคโนโลยีแบตเตอรี่แต่ละชนิดก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และไม่มีเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานใดที่สามารถนำมาใช้ในขนาดและสถานการณ์ต่างๆ ได้ตามความต้องการของภาคสนาม การเลือกแอพพลิเคชั่นเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานที่เหมาะสมคือแนวทางของราชา
บทส่งท้าย:
แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบโบราณและใช้งานได้จริงแบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอนเจเนอเรชั่นใหม่ที่ผลิตโดยการนำคาปาซิเตอร์คาร์บอนมาปรับให้เหมาะสมได้กลายเป็นตัวสนับสนุนที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่น่าทึ่งนี้เพื่อสานต่อตำนานในยุคใหม่ต้นทุน ความเสถียรของประสิทธิภาพ และความปลอดภัยเป็นข้อได้เปรียบหลักของแบตเตอรี่ประเภทนี้ ดังนั้นแบตเตอรี่จะยังคงมีความสามารถในการแข่งขันที่ดีในด้านการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่และรถยนต์ไฟฟ้าระดับล่างในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแน่นอนว่าเทคโนโลยีต่าง ๆ มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และเรายังคาดหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ใหม่กว่าและดีกว่าจะยังคงเกิดขึ้นและเติบโตต่อไป ซึ่งนำความสะดวกสบายมาสู่ชีวิตของเรา