Industrie-Beobachtung | Alte Bäume und neue Blume-Einleitung zur Führung-Kohlenstoff-Batterie-Technologie und Analyse von Energie-Speicher-Anwendungen

January 11, 2023

Neueste Unternehmensnachrichten über Industrie-Beobachtung | Alte Bäume und neue Blume-Einleitung zur Führung-Kohlenstoff-Batterie-Technologie und Analyse von Energie-Speicher-Anwendungen
Alter Baum: Führungs-Kohlenstoff-Batterien
Bleibatterie ist ein Veteran in der Batterieindustrie. Sie wurde vom Franzosen G.plante im Jahre 1859 erfunden und eine Geschichte von mehr als 150 Jahren hat. Nicht nur das, das Hauptarbeitsprinzip von Bleibatterien hat kaum in diese Jahre geändert, und es kann gesagt werden, dass es ein Veteran in der Batterieindustrie ist. Das positive aktive Material von gewöhnlichen Bleibatterien ist Bleiweiß (PbO2), und das negative aktive Material ist Führung (Pb), die zum Gitter befestigt werden. Bleibatterien benutzen wässrige Schwefelsäure als der Elektrolyt, und sind einfach in der Struktur und bedienungsfreundlich.
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Der Aufladungsund Entladungsreaktionsmechanismus ist, wie folgt:
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Bleibatterien sind eine der allgemein verwendetsten Batterien in der Vergangenheit hundert Jahre, hauptsächlich wegen einiger hervorragender Vorteile gewesen:
1.Low kostete: einziges 0.6~0.7rmb/Wh;
Prozess der Vorbereitung 2.The ist einfach: die Vorbereitungsausrüstungs- und -betriebs-Investition sind- nicht groß, die viel kleiner als Lithium-Batterien sind;
Safe 3.Relatively: die Möglichkeit der Explosion und der Verbrennung ist sehr niedrig;
Klimaanpassungsfähigkeit 4.Strong: sie hat einen breiten Arbeitsbereich, und die Änderung in der Leistung mit Temperatur ist nicht so drastisch wie die von Lithium-Ionen-Batterien, und die Anforderungen für Temperaturüberwachungssysteme sind niedriger;
aufzubereiten und wiederzuverwenden 5.Easy: Es ist verhältnismäßig einfach, aktive Materialien von den überschüssigen Bleibatterien aufzubereiten;
6.Mature-, stabile und zuverlässigetechnologie: Die Technologie mit einer Geschichte von mehr als 100 Jahren hat die reiche gebräuchliche Erfahrung und ist wert, an zu bauen. Jedoch haben traditionelle Bleibatterien immer ihre hervorragenden Probleme gehabt.
Problem 1.Lifespan: Traditionsgemäß gibt es nur einig hundert Lebensdauer;
Arbeitsproblem 2.High-power: Unter den hoch-klassigen Arbeitsbedingungen über 0.5C, tritt das „Sulfationsphänomen“ auf und die Verminderung beschleunigt sich, die auch die Grundursache des schlechten Lebens der Bleibatterien ist;
Dichte der Energie 3.The ist nicht hoch: nur 20~40Wh/kg, so die meisten Gelegenheiten mit Hochenergiedichte wählen Lithium-Batterien, die auch ein wichtiger Grund für den steilen Anstieg von Lithium-Batterien in den letzten Jahren ist;
4.Recycling und Wiederverwendung: Obgleich es nicht schwierig ist, Bleibatterien aufzubereiten, gibt es viele Unregelmäßigkeiten in der Wiederverwertung von den Bleibatterien wegen des unsoliden Wiederverwertungsmechanismus und des niedrigen Bewusstseins des Umweltschutzes unter der Öffentlichkeit, die auch Abfall von Betriebsmitteln und Verschmutzung der Umwelt verursacht.
Mit dem Fortschritt der Gesellschaft, erhöhen sich die Anforderungen für Batterieenergiespeicher in den verschiedenen Sozialgelegenheiten ständig. In den letzten Jahrzehnten haben viele Batterietechnologien großen Fortschritt gemacht, und die Entwicklung von Bleibatterien hat auch viele Gelegenheiten und Herausforderungen angetroffen. In diesem Zusammenhang mit den Bemühungen von Wissenschaftlern und von Ingenieuren, wird Kohlenstoff dem aktiven Material der negativen Elektrode von Bleibatterien hinzugefügt, und Führungkohlenstoffbatterien-ein verbesserten Version dieser Bleisäure Batterie-sind geboren.
 
Neue Blumen: Führungs-Kohlenstoff-Batterien
Das größte Problem mit traditionellen Bleibatterien ist der Sulfationseffekt der negativen Elektrode nach langfristigem Service an den hohen Strom, der materiellen Ausfall und einen plötzlichen Tropfen der Kapazität verursacht. Gleichzeitig hat jeder viele guten Nachrichten über Batteriefortschritt, wie Aufladung für 7 Sekunden gesehen. Tatsächlich sind diese Nachrichten ganz über supercapacitors, die in sich selbst schnelle Aufladungsgeschwindigkeiten sind, nicht Batterien. Es ist nicht schwierig, zu sehen, dass das kurze Brett von Bleibatterien (schnelle Aufladung und Entladung) genau die Situation ist, dass der Kapazitanzmechanismus am Beschäftigen besser ist. Deshalb dachte jemand, dass dem das Hinzufügen der Aktivkohle der negativen Elektrode der Bleibatterie die Vorteile des Kondensators und der Batterie kombinieren kann.
Tatsächlich ist es möglich, ein supercapacitor parallel zu einer Bleibatterie zu verwenden (diese Verwendung kann genannt werden „externe Ähnlichkeit“, d.h. werden die Batterie und der Kondensator mechanisch parallel als zwei unabhängige Komponenten integriert). Für Führungkohlenstoffbatterien wird die Situation diesmal „Bleibatterie mit einer Kohlenstoff supercapacitor Kombination“, die, die Vorteile der hohen spezifischen Energie und des langen Lebens der elektrischen Doppelschichtkondensatoren in Bleibatterien zu integrieren ist, die Energie und spezifische Energie wird verbessert, und die Batteriedauer wird ausgedehnt, also wird es auch „ultrabattery“ in einigen Plätzen genannt.
Die negative Elektrode, die aktives Material von gewöhnlichen Bleibatterien Führung (Pb), während in den Führungkohlenstoffbatterien, die negative Elektrode ist, wird vom reinen Pb zu Kohlenstoffmaterial (c) mit elektrischen Doppelschichtkapazitanzeigenschaften + der Schwammführung der Batterie charakteristischer Mischzusammensetzung (Pb) die Doppel-funktionellzusammengesetzte negative Elektrode d.h. die negative Elektrode des Führungkohlenstoffs (Führung-Kohlenstoff), wird zusammengepaßt dann mit der positiven Elektrode PbO2, um eine Führungkohlenstoffbatterie zu bilden geändert. Im allgemeinen erscheinen die Änderungen von Führungkohlenstoffbatterien hauptsächlich auf der negativen Elektrode, und die Änderungen in der Elektrodenlösung und in der positiven Elektrode sind nicht groß. Es kann gesagt werden, dass Führungkohlenstoffbatterien gesagt werden können, um die neuen Blumen zu sein, die auf dem alten Baum von Bleibatterien blühen, und viele guten Anwendungsergebnisse sind in den letzten Jahren geliefert worden. In dieser Hinsicht soll der addierte Kohlenstoff natürlich gutgeschrieben werden.
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Zur Zeit produzieren viele Batteriefirmen im In- und Ausland Führungkohlenstoffbatterien. Repräsentativ- Firmen umfassen Japans Furukawa, Ecoult, Ost-Penn und Axion und inländischer heiliger Sun, Shuangdeng, Nandu und C&D.
Analyse des Funktionsprinzips der Führungkohlenstoffbatterie
Eins der Kernprobleme in den traditionellen Bleibatterien ist der Sulfation der negativen Elektrode, d.h. im hoch-klassigen Entladungsmodus, reagiert die schwammige Führung auf der negativen Elektrode mit HSO4- schnell, um PbSO4 zu bilden. Diesmal weil das Paar von Reaktionsmitteln HSO4- und von Pb die Versorgungsfehlanpassung von PbSO4 die Nukleierungsrate von PbSO4 veranlaßt, zu schnell zu sein, das das erzeugte PbSO4 (das in der Natur isoliert), „Paste“ auf der Oberfläche der negativen Elektrode macht, oder erzeugt extrem große Partikel; Gleichmäßig erzeugt innerhalb der negativen Platte oder nur fein, einheitlich und einfach-zu-verringern Sie Samt PbSO4 wird erzeugt auf der Oberfläche.
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Die Schicht oder der große Partikel PbSO4 der Ansammlung PbSO4 bildeten sich auf der Oberfläche verringert erheblich den Nutzflächebereich und -materialien, die für Elektronübertragung und -reaktion erfordert wurden und machten folgende Reaktionen schwieriger und so machten den Innenraum der negativen Platte ein „toten“ Bereich. Bei der Aufladung, weil die Oberflächen-Schicht PbSO4 die Körperreaktion der Bleibatterie hindert, muss das Potenzial der negativen Elektrode diesmal das Wasser in der Batterie in Wasserstoff, mit dem Ergebnis der Entleerung des Elektrolyts elektrolysieren, der Führung zur Verschlechterung der Batterieleistung fördert.
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Um dieses Problem zu lösen, können wir Kohlenstoffpartikel in der negativen Elektrode der Führung hinzufügen, die eine leitfähige Netzstruktur wie in der Zahl gezeigt oben bildet. Die Hauptvorteile dieser Netzstruktur sind, wie folgt:
Mitten der Reaktion 1.Provide: neue reagierende Mitten werden auf der Oberfläche dieser Kohlenstoffpartikel gebildet;
2.Form ein leitfähiges Netz, zum von Polarisation zu verringern;
3.Form ein feineres und einheitliches Stoffübergangnetz, zum des einheitlichen Fortschritts der elektrochemischen Reaktionen auf der Oberfläche und dem Innere der Elektrode zu fördern, den starken Niederschlageffekt von PbSO4 auf der Oberfläche dadurch verringernd;
4.As ein heterogenes Material, hindert es das Wachstum von Partikeln PbSO4 und macht sie gleichmäßig verteilt;
5.Through der kapazitive Effekt des Kohlenstoffs, die Kapazität und Energieeigenschaften der Batterie werden verbessert.
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Basiert auf den oben genannten Vorteilen, kann der Zusatz des Kohlenstoffs zur Führungkohlenstoffbatterie die Sulfationstendenz der negativen Elektrode effektiv unterdrücken, damit die Batteriedauer erheblich verbessert wird. Nicht nur das, das Produktionsverfahren von Führungkohlenstoffbatterien ist nicht zu dem von traditionellen Bleibatterien im Wesentlichen unterschiedlich. Es braucht nicht, den reifen Prozess zu ändern, und die Produktion ist einfach, Massenproduktion, besonders für die langlebigen und preiswerten Anforderungen von Energieakkumulatoren zu erzielen.
Für Führungkohlenstoffbatterien gibt es viele Arten Kohlenstoff hinzufügte: Ruß, Aktivkohle, Graphen, Graphit, Kohlenstofffaser und Kohlenstoffnanoröhrchen. Und ihre Hauptvorteile/Hauptfunktionen, die für Führungkohlenstoffbatterien zur Verfügung gestellt werden können, sind: 1) Leitung und Wärmeleitung; 2) Netzporenstruktur, die die spezifische Fläche liefert, die für die Reaktion und die elektrische Doppelschichtkapazitanz erfordert wird. Es kann gesagt werden, dass die Entwicklung von Führungkohlenstoffbatterien der Kohlenstoffmaterialfamilie ein Stadium gegeben hat, um ihre Talente anzuzeigen, aber, wie man eine Balance zwischen Leistungsverbesserung und Kostenkontrolle ist möglicherweise ein Problem findet, das Aufmerksamkeit in der Anwendung von modernen Kohlenstoffmaterialien in den Führungkohlenstoffbatterien benötigt. Darüber hinaus muss die Einführung von Kohlenstoffmaterialien auch gesteuert werden. Zu viel Kohlenstoffmaterialzusatz führt zu eine Reihe Probleme wie das Verschütten von aktiven Materialien auf der Platte.
Funktions-und Leistungs-Eigenschaften
Die negative Elektrode der Führungkohlenstoffbatterie bildet ein verhältnismäßig einheitliches und feines Netz von Führungsmetallkohlenstoffpartikeln. Diese Struktur ist zur Verkürzung des Diffusionsabstandes und zum Verbessern der Einheitlichkeit der Reaktion förderlich, und der Kohlenstoff selbst hat gute Leitfähigkeits- und Kapazitanzeigenschaften. Verglichen mit traditionellen Bleibatterien, hat er bessere niedrigtemperaturstartfähigkeit, Vorwurfsannahmefähigkeit und hoch-gegenwärtige Gebührentladungsleistung.
Beim Arbeiten mit hohem Strom: das Kondensatorkohlenstoffmaterial tritt als ein „Puffer“ auf. Wenn die Führungkohlenstoffbatterie unter der häufigen blitzschnellen hoch-gegenwärtigen Aufladung und der Entladung funktioniert, gibt das Kohlenstoffmaterial mit kapazitiven Eigenschaften hauptsächlich frei oder empfängt den Strom. Wie saure Batterien „negativer Elektrode Sulfation“ tritt scharf unter hohem Strom auf, der effektiv die Nutzungsdauer der Batterie ausdehnt;
Beim Arbeiten mit niedrigem Strom: die negative Elektrode der Schwammführung wird hauptsächlich benutzt, um Energie ununterbrochen zur Verfügung zu stellen, und die Energie, die im Kohlenstoff als kapazitive Energie wegen der hohen gegenwärtigen Auswirkung gespeichert wird, reagiert auch mit der Führung in der Nähe, und die Reaktion wird allmählich einheitlich.
Energie u. Energiedichte können auf 40~60Wh/kg, über 300~400W/kg erhöht werden, die Leistung ist bereits nah an der Kapazität einiger Lithium-Batterien, und wichtiger, sind seine Kosten noch 0.6~0.8rmb/Wh, niedrig verglichen mit anderen Batterien wie Lithium-Batterien, es haben die meisten Vorteile in den Gelegenheiten, in denen Kostenkontrolle streng ist.
Langes Leben, langes Zyklusleben unter flacher Gebühr und Entladungszustände (wie 4500mal (70%DOD))
Markt-Positionierung und technische Analyse: Führungs-Kohlenstoff gegen Lithium-Batterien gegen andere?
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In den letzten Jahren ist die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien sehr schnell gewesen und vielen Leuten den Eindruck gegeben, den „Bleibatterien beseitigt werden sollten, wenn sie rückwärtig sind“. Jedoch tatsächlich mit der Einleitung und der Verbesserung der Führungkohlenstoffbatterietechnologie, seine Kernwettbewerbsfähigkeit: niedrige Kosten (0.6~0.8rmb/Wh) und angenehmes Leben machen es weitverbreitet im stationären Energiespeicher, langsame Elektro-Mobile, elektrische Fahrräder und andere Felder haben die großen Leistungen gemacht und einem starken Gegner der Lithium-Batterie und anderer Technologien gestanden.
1. im Hinblick auf stationären Energiespeicher, erfordern Energiespeicherfelder wie photo-voltaischer Kraftwerk-Energiespeicher, Windenergieenergiespeicher und Gitterhöchstregelung häufig Batterien, die Eigenschaften der Dichte der hohen Leistung, des langen Zykluslebens und des niedrigen Preises zu haben. Führung-Kohlenstoffbatterien haben einen größeren Wettbewerbsvorteil in den Gelegenheiten mit reichlich Platz und hohen gekosteten Anforderungen, und verhältnismäßig sprechend, sind die Anfangsinvestitionskosten verhältnismäßig niedrig. Lithium-Batterien sind für Gelegenheiten passender, die Raum erfordern und an ihrer Hochenergiedichte und an hohen Kosten weniger Kosten-empfindliches liegen, und werden mehr sich in verteilten Energiespeichergelegenheiten entwickeln. Verglichen mit anderen Energiespeichertechnologien, wie Kondensatoren (Speicherdichte der sehr niedrigen Energie, die für Energiepufferbetrieb nur verwendet werden kann) und Flussbatterien (der mittlerer Technologiereife, erheblich umfangreicher), Führungkohlenstofftechnologie hat noch gute Wettbewerbsfähigkeit gegenwärtig.
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2. Im Hinblick auf Transportenergiespeicher sind die hauptsächlichwettbewerbsvorteile von Führungkohlenstoffbatterien niedrige Kosten, stabile Leistung und gute Sicherheit. A. Die niedrigen Kosten machen es haben einen Vorteil im billigen Markt wie langsamen Elektro-Mobilen. Obgleich das Land die Idee der Förderung von Lithium-Batterien hat, schließlich müssen Marktregeln respektiert werden. Leistung B. Stable ermöglicht Führungkohlenstoffbatterien, zuverlässigen Schutz unter Extrembedingungen wie Hochs und Tiefs-Temperaturen zu bieten. Zum Beispiel muss die Start-Stopp-Stromversorgung eines Autos in der Lage sein, einen großen Strom an -20°C auszugeben, während die niedrigtemperaturleistung von Lithium-Batterien immer eine Universalität gewesen ist. althergebrachtes Problem. Sicherheit C. Good: Die Sicherheit von Transportwerkzeugen kann nicht übermäßig betont werden. Lithium-Batterien haben Mängel in dieser Hinsicht objektiv, und Führung-Säure-Führungkohlenstoffbatterien haben inhärente offensichtliche Vorteile in dieser Hinsicht.
Deshalb glaubt der Autor, dass Führungkohlenstoffbatterien ihre vorherrschende Stellung auf einigen unterteilten Gebieten in den letzten Jahren beibehalten. Obgleich Technologien wie Lithium-Batterien schnell wachsen, hat jede dieser Batterietechnologien seine eigenen Vorteile und Nachteile, und keine EnergieStorage Technology kann in den verschiedenen Skalen und in den Szenario eingesetzt werden. Entsprechend dem Bedarf des Feldes, die passende EnergieStorage Technology Anwendung ist zu wählen die königliche Weise.
Epilog:
Bleibatterie ist eine alte und praktische Batterietechnologie. Die neue Generation der Führungkohlenstoffbatterie produziert, indem sie die Optimierung des Kondensatorkohlenstoffs vorstellte, ist ein wichtiger Verstärker geworden, damit diese erstaunliche Batterietechnologie seine Legende in der neuen Ära fortsetzt. Kosten, Leistungsstabilität und Sicherheit sind die Kernvorteile dieser Art der Batterie, also hat sie noch gute Wettbewerbsfähigkeit auf den Gebieten des stationären Energiespeichers und der billigen Elektro-Mobile in den letzten Jahren. Selbstverständlich verbessern verschiedene Technologien ständig, und wir auch erwarten begeistert, dass mehr, neuere und bessere Energiespeichertechnologien fortfahren aufzutauchen und zu reifen und Bequemlichkeit zu unseren Leben holen.