Pin VRLA không lý tưởng cho xe điện vì tuổi thọ ngắn trong điều kiện chu kỳ sạc và xả sâu. Trong những năm gần đây, với sự cải tiến của vật liệu lưới tấm dương, tuổi thọ của ắc quy đã được cải thiện và nguyên nhân chính dẫn đến sự hỏng hóc của ắc quy VRLA cho xe điện là do điện cực âm bị sunfat hóa. Vì mục đích này, ngày càng có nhiều nghiên cứu về quá trình sunfat hóa âm của ắc quy VRLA cho xe điện, và dự án sunfat hóa âm chiếm phần lớn trong số đó, đặc biệt là nghiên cứu về chất phụ gia âm để cải thiện hiệu suất của pin. Thêm chất dẫn điện vào các hoạt chất âm là một trong những cách hiệu quả để giải quyết hiện tượng sunfat hóa âm của pin VRLA, và muội than là một chất phụ gia âm rẻ tiền và tốt. Nó có thể cải thiện tốc độ sử dụng và công suất của các hoạt chất trong điện cực âm của pin, cải thiện khả năng chấp nhận sạc của pin, giảm bớt quá trình sunfat hóa của điện cực âm và cải thiện tuổi thọ của pin.

Pin thử nghiệm là pin cuộn dây 2V5Ah (nguyên mẫu của pin cuộn dây 12V10Ah). Lưới tấm dương là hợp kim chì-canxi-thiếc-nhôm-bạc, và lưới tấm âm là hợp kim chì-thiếc. Độ dày của tấm dương và âm lần lượt là 1,0mm và 0,8mm. Phụ gia âm cacbon đen được nhập khẩu và kích thước hạt là 300 lưới. Lượng pin thử nghiệm bổ sung là 0%, 0,3%, 0,6%, 0,9%, 1,2% (các số sau là 1#, 2#, 3#, 4#, 5#) và phần còn lại của miếng chì công thức và quy trình sản xuất tấm đều bằng nhau. Vì thử nghiệm chủ yếu nghiên cứu các điện cực âm nên pin không được đặt làm giới hạn điện cực âm mà pin được lắp ráp và kích hoạt để thử nghiệm.

1.1 Với việc tăng cường bổ sung muội than âm, khả năng xả của pin tăng lên, đồng nghĩa với việc tỷ lệ sử dụng các hoạt chất âm sẽ tăng lên. So với kết quả xả 0,5A và 2,0A, dòng xả càng lớn thì ảnh hưởng của hàm lượng muội than âm đến khả năng xả càng lớn. Vì sản phẩm phóng điện của điện cực âm là tinh thể PbSO4 không dẫn điện nên trong quá trình phóng điện, tinh thể PbSO4 không dẫn điện sẽ tích tụ xung quanh chì hoạt chất âm (NAM), ngăn chặn phản ứng phóng điện tiếp tục xảy ra. Than đen có tính dẫn điện tuyệt vời, do đó phản ứng phóng điện có thể được thực hiện hơn nữa và khả năng sử dụng của hoạt chất được cải thiện.

1.2 Kiểm tra dung lượng pin Kiểm tra mỗi pin một lần. Sau khi sạc đầy, dòng điện xả liên tục lần lượt là 0,5A và 2,0A. Nhiệt độ môi trường xung quanh là 25oC. Thiết bị phóng điện là máy thử phóng điện 10A/18V do Công ty Arbin điều khiển bằng máy vi tính và thời gian ghi được đặt là 1 phút. Điện áp kết thúc phóng điện lần lượt là 1,80V và 1,60V và dung lượng phóng điện của mỗi pin thử nghiệm (Ah) được tính theo hồ sơ máy tính.

1.3 Kiểm tra khả năng chấp nhận sạc pin thực nghiệm Chỉ số này nhằm đánh giá mức độ khó khăn trong việc sạc pin sau khi xả. Theo IEC60896-2-1 (pin axit chì cố định) 2, pin thử nghiệm lần lượt được kiểm tra khả năng chấp nhận sạc.

Mỗi pin thử nghiệm được phóng điện với dòng điện 0,5A sau khi sạc đầy, điện áp cuối phóng điện là 1,80V và dung lượng của pin được ghi là CO. Sau đó, nó được sạc với dòng điện không đổi 0,5A và giới hạn điện áp là 2,35V trong 24h, sau đó phóng điện với dòng điện 0,5A, điểm cuối phóng điện là 1,80V và dung lượng của pin được ghi là C1. Sau đó tính mức chấp nhận sạc pin R24 (%) R24 (%) = (C1×100) /CO theo công thức sau

1.4 Kiểm tra tuổi thọ chu kỳ của pin thử nghiệm ở các chế độ sạc khác nhau @Shibai Chế độ sạc 1: Pin thử nghiệm có khả năng phát hiện dung lượng đủ tiêu chuẩn và sạc đủ được xả ở 2,0A, điện áp cuối là 1,60V, sau đó sạc ở giới hạn điện áp dòng điện 1A là 2,40 V trong 10h, do đó chu kỳ và thời gian xả không thể đạt 1h36 phút (80% công suất định mức). Tuổi thọ chu kỳ (số lần) của mỗi pin thử nghiệm được lấy từ hồ sơ máy tính.

Chế độ sạc 2: Pin thử nghiệm có khả năng phát hiện dung lượng đủ tiêu chuẩn và đủ điện được xả với dòng điện 2,5A, điện áp kết thúc là 1,60V, sau đó được sạc bằng dòng điện 1A trong 5h, sau đó sạc với dòng điện 0,05A trong 5h, cứ như vậy chu kỳ được kết thúc với thời gian phóng điện không đạt 1h36 phút và số vòng đời (lần) của mỗi pin thử nghiệm được lấy theo hồ sơ máy tính.

Ảnh hưởng của hàm lượng cacbon đen đến khả năng phóng điện của pin thí nghiệm;

Kết quả cho thấy khi tăng lượng bổ sung cacbon đen âm, khả năng phóng điện của pin tăng lên, đồng nghĩa với việc tốc độ sử dụng hoạt chất âm tăng lên. So với kết quả xả 0,5A và 2,0A, dòng xả càng lớn thì ảnh hưởng của hàm lượng muội than âm đến khả năng xả càng lớn.

Vì sản phẩm phóng điện của điện cực âm là tinh thể PbSO4 không dẫn điện nên trong quá trình phóng điện, tinh thể PbSO4 không dẫn điện sẽ tích tụ xung quanh chì hoạt chất âm (NAM), ngăn chặn phản ứng phóng điện tiếp tục xảy ra. Than đen có tính dẫn điện tuyệt vời, do đó phản ứng phóng điện có thể được thực hiện hơn nữa và khả năng sử dụng của hoạt chất được cải thiện. Sự phân bố các hạt cacbon đen trong hoạt chất âm (NAM).