Kilka rodzajów węgla znajduje różne zastosowania w wielu typach elektrochemicznych źródeł energii. W tym artykule skupimy się na implementacji jego form pierwiastkowych w obecnie stosowanych akumulatorach kwasowo-ołowiowych, a także potencjalnych przyszłych ulepszeniach ich konstrukcji, które może przynieść węgiel. Unikalne właściwości węgla i różnorodność jego alotropów pozwalają mu znaleźć zastosowanie w różnych częściach akumulatora kwasowo-ołowiowego, a mianowicie w jego ujemnej lub dodatniej masie czynnej, części elektrody lub kolektorach prądu.

Dodatki do ujemnej masy czynnej (NAM), tzw. ekspandery, zostały wprowadzone po II wojnie światowej. Ich trzema głównymi składnikami były lignosulfoniany, siarczan baru i węgiel aktywny. Wykorzystano je, aby zapobiec tworzeniu się pasywnej warstwy siarczanu ołowiu (II), zwiększyć udział masy czynnej biorącej udział w reakcjach elektrochemicznych oraz poprawić przewodność prądu podczas rozładowania płyty i składa się głównie z siarczanu izolującego. Obecnie w tej roli wykorzystuje się wiele rodzajów węgla, np. węgiel aktywny, grafit, sadza acetylenowa czy sadza.

Efekty dodatku węgla są pozytywne. Znacznie poprawia żywotność baterii i akceptację ładowania podczas pracy. Znaczący wzrost trwałości i liczby cykli rozładowania/ładowania akumulatora pozwala akumulatorowi kwasowo-ołowiowemu stać się konkurencyjnym w stosunku do innych, droższych typów elektrochemicznych źródeł zasilania, np. ogniw Ni-Cd. Poniższe rysunki pokazują, w jaki sposób dodanie węgla do siatki może zapobiec powstawaniu warstwy siarczanu (zasiarczanie).

Bez węgla	Z węglem

Obecnie węgiel znajduje zastosowanie w akumulatorach kwasowo-ołowiowych głównie jako dodatek do ujemnej masy aktywnej w celu poprawy jej właściwości elektrochemicznych. Dodatek ten działa głównie na trzy sposoby: zwiększanie udziału masy czynnej, w której mogą przebiegać reakcje elektrochemiczne ołowiu, magazynowanie energii w podwójnej warstwie elektrycznej jako kondensator oraz fizyczne ograniczanie wzrostu dużych i trudnych do redukcji ołowiu kryształy siarczanu. Zastosowanie węgla daje realną możliwość zastosowania akumulatora kwasowo-ołowiowego w pojazdach hybrydowych, gdyż poprawia żywotność i zmniejsza zasiarczenie płyty ujemnej występujące podczas eksploatacji w takich pojazdach. Najskuteczniejsze dodatki węglowe mają dużą powierzchnię właściwą, dobrą przewodność i wysokie powinowactwo do ołowiu. W ostatnich latach, rozpoczęto badania nanostruktur węglowych lub materiałów kompozytowych do tej roli. Węgiel ma również potencjał, aby stać się kolejnym przełomem w technologii akumulatorów kwasowo-ołowiowych w najbliższej przyszłości. Jego zastosowanie w kolektorach prądu może prowadzić do poprawy najsłabszego punktu akumulatorów kwasowo-ołowiowych, a mianowicie ich niskiej energii właściwej. Siatkowe kolektory węglowe zapewniają niższą wagę, lepsze wykorzystanie masy aktywnej i wsparcie mechaniczne. Poprawa parametrów akumulatorów kwasowo-ołowiowych może pozwolić im lepiej konkurować z nowszymi typami akumulatorów, takimi jak litowo-jonowe, w różnych obszarach (np. w magazynowaniu energii, pojazdach hybrydowych). Węgiel może być również użyty w konstrukcji baterii jako elektroda kondensatora, pozwalając im osiągnąć wyższą gęstość mocy. Rozprzestrzenianie się wspomnianych ulepszeń węglowych w konstrukcji akumulatorów kwasowo-ołowiowych może prowadzić do wielu kolejnych lat ekonomicznie opłacalnego użytkowania tego typu akumulatorów. Pomimo swojej długiej historii, akumulatory kwasowo-ołowiowe wydają się nie tracić swojej obecnej pozycji, a w przyszłości mogą nawet trafić do nowych zastosowań.

EverExceed używa nanowęgla w swoich akumulatorach VRLA z serii Modular Range. Dlatego te akumulatory są obecnie jednymi z najpopularniejszych rozwiązań VRLA na rynku ze względu na ich wysoką wydajność i długą żywotność.

*ten artykuł pochodzi z internetu, nie reprezentuje poglądów tej strony, jeśli doszło do naruszenia, prosimy o kontakt w celu usunięcia.

EverEx ceed ma ogromne doświadczenie w zakresie rozwiązań akumulatorowych i konsekwentnie zaspokajamy problemy naszych partnerów i klientów dzięki najbardziej wydajnym i precyzyjnym najnowocześniejszym rozwiązaniom akumulatorowym. Jeśli masz jakiekolwiek wymagania lub jakiekolwiek pytania dotyczące rozwiązań dotyczących baterii, możesz w dowolnym momencie skontaktować się z naszym dedykowanym zespołem pod adresem marketing@everexceed.com.