Sử dụng carbon làm chất phụ gia âm trong pin VRLA

27 Aug 2021

Một số loại cacbon được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại nguồn năng lượng điện hóa. Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào việc ứng dụng các dạng nguyên tố của nó trong các loại pin axit chì hiện đang được sử dụng, cũng như những cải tiến tiềm năng trong tương lai mà cacbon có thể mang lại cho cấu tạo của chúng. Các đặc tính độc đáo của cacbon và sự đa dạng các dạng thù hình của nó cho phép nó được sử dụng trong các bộ phận khác nhau của pin axit chì, cụ thể là trong khối lượng hoạt tính âm hoặc dương, một phần của điện cực hoặc bộ thu dòng điện.

Các chất phụ gia cho khối lượng hoạt tính âm (NAM), được gọi là chất giãn nở, được giới thiệu sau Thế chiến II. Ba thành phần chính của chúng là lignosulfonat, bari sulfat và than hoạt tính. Chúng được sử dụng để ngăn chặn sự hình thành lớp sulfat chì (II) thụ động, tăng tỷ lệ khối lượng hoạt tính tham gia vào các phản ứng điện hóa và cải thiện độ dẫn điện khi tấm điện cực bị phóng điện và chủ yếu bao gồm sulfat cách điện. Ngày nay, nhiều loại carbon được sử dụng cho vai trò này, ví dụ như than hoạt tính, than chì, muội than axetylen hoặc carbon đen.

Tác dụng của việc bổ sung carbon là tích cực. Nó cải thiện đáng kể tuổi thọ chu kỳ của pin và khả năng tiếp nhận điện trong quá trình hoạt động. Sự gia tăng đáng kể về độ bền và số chu kỳ xả/sạc của pin cho phép pin axit chì trở nên cạnh tranh hơn so với các loại nguồn điện hóa học đắt tiền khác, ví dụ như pin Ni-Cd. Các hình dưới đây cho thấy việc thêm carbon vào lưới điện có thể ngăn ngừa sự hình thành lớp sunfat (sự sunfat hóa).

Không có carbon

Với carbon

Hiện nay, carbon được sử dụng trong pin axit chì chủ yếu như một chất phụ gia cho khối lượng hoạt tính âm để cải thiện các đặc tính điện hóa của nó. Chất phụ gia này hoạt động chủ yếu theo ba cách sau: tăng phần khối lượng hoạt tính nơi các phản ứng điện hóa của chì có thể diễn ra, lưu trữ năng lượng trong lớp điện kép như một tụ điện, và hạn chế về mặt vật lý sự phát triển của các tinh thể sunfat chì lớn và khó giảm. Việc sử dụng carbon mang lại khả năng thực sự cho việc ứng dụng pin axit chì trong xe hybrid, vì nó cải thiện tuổi thọ chu kỳ và giảm hiện tượng sunfat hóa tấm âm xảy ra trong quá trình hoạt động của các loại xe này. Các chất phụ gia carbon hiệu quả nhất có diện tích bề mặt riêng lớn, độ dẫn điện tốt và ái lực cao với chì. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về cấu trúc nano carbon hoặc vật liệu composite carbon cho vai trò này đã bắt đầu. Carbon cũng có tiềm năng trở thành bước đột phá tiếp theo trong công nghệ pin axit chì trong tương lai gần. Việc sử dụng nó trong các bộ thu dòng điện có thể dẫn đến cải thiện điểm yếu nhất của pin axit chì. pin axit chì Cụ thể là năng lượng riêng thấp của chúng.

Các tấm thu điện cực carbon dạng lưới đảm bảo trọng lượng nhẹ hơn, khả năng sử dụng khối lượng hoạt tính tốt hơn và khả năng chịu lực cơ học. Việc cải thiện các thông số của pin axit chì cho phép chúng cạnh tranh tốt hơn với các loại pin mới hơn, như pin lithium-ion, trong nhiều lĩnh vực khác nhau (ví dụ: lưu trữ năng lượng, xe hybrid). Carbon cũng có thể được sử dụng trong cấu tạo pin như một điện cực tụ điện, cho phép chúng đạt được mật độ công suất cao hơn. Việc ứng dụng rộng rãi các cải tiến dựa trên carbon trong cấu tạo pin axit chì có thể dẫn đến việc sử dụng loại pin này hiệu quả về mặt kinh tế trong nhiều năm nữa. Mặc dù có lịch sử lâu đời, pin axit chì dường như không mất đi vị thế hiện tại và thậm chí có thể đạt được những ứng dụng mới trong tương lai.
EverExceed sử dụng nano-carbon trong sản phẩm của họ. Pin VRLA dạng mô-đun Đó là lý do tại sao những loại pin này là một trong những giải pháp VRLA phổ biến nhất trên thị trường hiện nay nhờ hiệu suất mạnh mẽ và tuổi thọ cao.

Thẻ :