بطارية VRLA ليست مثالية في السيارات الكهربائية بسبب عمرها القصير في ظل ظروف دورة الشحن والتفريغ العميقة. في السنوات الأخيرة، مع تحسين مواد شبكة الألواح الإيجابية، تم تحسين عمر دورة البطاريات، والسبب الرئيسي لفشل بطاريات VRLA للسيارات الكهربائية هو كبريت القطب السالب. ولتحقيق هذه الغاية، هناك المزيد من الدراسات حول الكبريتة السلبية لبطاريات VRLA للسيارات الكهربائية، ومشروع الكبريتة السلبية يمثل معظمها، خاصة الأبحاث المتعلقة بالإضافات السلبية لتحسين أداء البطاريات. تعد إضافة مواد موصلة إلى المواد الفعالة السالبة إحدى الطرق الفعالة لحل الكبريتات السالبة لبطاريات VRLA، ويعتبر أسود الكربون مادة مضافة سالبة رخيصة الثمن. يمكنه تحسين معدل استخدام وقدرة المواد الفعالة في القطب السالب للبطارية، وتحسين قدرة قبول الشحن للبطارية، وتخفيف كبريت القطب السالب، وتحسين عمر دورة البطارية.

بطارية الاختبار عبارة عن بطارية متعرجة 2V5Ah (النموذج الأولي لبطارية متعرجة 12V10Ah). شبكة اللوحة الإيجابية عبارة عن سبائك الرصاص والكالسيوم والقصدير والألمنيوم والفضة، وشبكة اللوحة السلبية عبارة عن سبائك الرصاص والقصدير. سمك الصفائح الموجبة والسالبة هو 1.0mm و 0.8mm على التوالي. يتم استيراد أسود الكربون المضاف السلبي وحجم الجسيمات هو 300 شبكة. كانت كمية الإضافة لبطارية الاختبار 0%، 0.3%، 0.6%، 0.9%، 1.2% (الأرقام التالية هي 1#، 2#، 3#، 4#، 5#)، وبقية عجينة الرصاص كانت عملية تصنيع الصيغة واللوحة متساوية. نظرًا لأن الاختبار درس بشكل أساسي الأقطاب الكهربائية السلبية، لم يتم تعيين البطارية كحد أقصى للقطب السالب، وتم تجميع البطارية وتنشيطها للاختبار.

1.1 مع زيادة إضافة أسود الكربون السالب تزداد قدرة تفريغ البطارية مما يعني زيادة معدل الاستفادة من المواد الفعالة السالبة. بالمقارنة مع نتائج التفريغ 0.5A و2.0A، كلما زاد تيار التفريغ، زاد تأثير محتوى أسود الكربون السلبي على قدرة التفريغ. نظرًا لأن منتج التفريغ للقطب السالب هو بلورة PbSO4 غير موصلة، فمع عملية التفريغ، تتراكم بلورة PbSO4 غير الموصلة حول رصاص المادة الفعالة السالبة (NAM)، مما يمنع حدوث المزيد من تفاعل التفريغ. يتمتع أسود الكربون بموصلية كهربائية ممتازة، بحيث يمكن تنفيذ تفاعل التفريغ بشكل أكبر، وتحسين قدرة استخدام المادة الفعالة.

1.2 اختبار سعة البطارية اختبار بطارية اختبار واحدة لكل منهما. بعد الشحن الكامل، يتم تنفيذ التفريغ المستمر للتيار 0.5A و2.0A على التوالي. درجة الحرارة المحيطة هي 25 درجة مئوية. معدات التفريغ عبارة عن جهاز اختبار الشحن والتفريغ 10A/18V الذي يتم التحكم فيه بواسطة شركة Arbin باستخدام كمبيوتر صغير، ويتم ضبط وقت التسجيل على 1 دقيقة. كانت جهود إنهاء التفريغ 1.80 فولت و1.60 فولت على التوالي، وتم الحصول على سعة تفريغ كل بطارية تجريبية (Ah) وفقًا لسجلات الكمبيوتر.

1.3 اختبار قبول الشحن التجريبي للبطارية هذا المؤشر هو تقييم درجة صعوبة شحن البطارية بعد تفريغها. وفقًا للمواصفة IEC60896-2-1 (بطارية الرصاص الحمضية الثابتة) 2، تم اختبار البطارية التجريبية على التوالي من حيث مدى قبول الشحن.

تم تفريغ واحدة من كل بطارية تجريبية بتيار 0.5 أمبير بعد الشحن الكامل، وكان جهد إنهاء التفريغ 1.80 فولت، وتم تسجيل سعة البطارية على أنها ثاني أكسيد الكربون. ثم تم شحنها بتيار ثابت قدره 0.5 أمبير وحد جهد قدره 0.5 أمبير 2.35 فولت لمدة 24 ساعة، ثم تم تفريغها بتيار 0.5 أمبير، وكانت نهاية التفريغ 1.80 فولت، وتم تسجيل سعة البطارية على أنها C1. ثم احسب قبول شحن البطارية R24 (%) R24 (%) = (C1×100) /CO حسب الصيغة التالية

1.4 اختبار عمر دورة البطارية التجريبية في ظل أوضاع شحن مختلفة @ Shibai وضع الشحن 1: يتم تفريغ البطارية التجريبية ذات القدرة المؤهلة للكشف عن السعة والشحن الكافي عند 2.0 أمبير، وجهد الإنهاء هو 1.60 فولت، ثم يتم شحنها عند حد الجهد الحالي 1 أمبير 2.40 V لمدة 10 ساعات، لذا فإن الدورة، ولا يمكن أن يصل وقت التفريغ إلى 1 ساعة و36 دقيقة (80% من السعة المقدرة). تم الحصول على عمر الدورة (مرات) لكل بطارية تجريبية من سجلات الكمبيوتر.

وضع الشحن 2: يتم تفريغ البطارية التجريبية ذات القدرة المؤهلة والكهرباء الكافية بتيار 2.5 أمبير، وجهد الإنهاء هو 1.60 فولت، ثم يتم شحنها بتيار 1 أمبير لمدة 5 ساعات، ثم يتم شحنها بتيار 0.05 أمبير لمدة 5 ساعات، وبالتالي فإن الدورة يتم إنهاؤه مع عدم وصول وقت التفريغ إلى 1h36min، ويتم الحصول على رقم دورة الحياة (مرات) لكل بطارية تجريبية وفقًا لسجل الكمبيوتر.

تأثير محتوى أسود الكربون على قدرة تفريغ البطارية التجريبية؛

أظهرت النتائج أنه مع زيادة إضافة أسود الكربون السالب، تزداد قدرة التفريغ للبطارية، مما يعني زيادة معدل الاستفادة من المادة الفعالة السالبة. بالمقارنة مع نتائج التفريغ 0.5A و2.0A، كلما زاد تيار التفريغ، زاد تأثير محتوى أسود الكربون السلبي على قدرة التفريغ.

نظرًا لأن منتج التفريغ للقطب السالب هو بلورة PbSO4 غير موصلة، فمع عملية التفريغ، تتراكم بلورة PbSO4 غير الموصلة حول رصاص المادة الفعالة السالبة (NAM)، مما يمنع حدوث المزيد من تفاعل التفريغ. يتمتع أسود الكربون بموصلية كهربائية ممتازة، بحيث يمكن تنفيذ تفاعل التفريغ بشكل أكبر، وتحسين قدرة استخدام المادة الفعالة. توزيع جزيئات أسود الكربون في المادة الفعالة السلبية (NAM).