Blog
استخدام الكربون كمادة مضافة سالبة في بطارية VRLA
27 Aug 2021
تُستخدم أنواع عديدة من الكربون في تطبيقات متنوعة ضمن مصادر الطاقة الكهروكيميائية. في هذه المقالة، نركز على استخداماته في بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة حاليًا، بالإضافة إلى التحسينات المستقبلية المحتملة التي يُمكن أن يُضيفها الكربون إلى تصميمها. تُمكّن الخصائص الفريدة للكربون وتعدد أشكاله من استخدامه في أجزاء مختلفة من بطارية الرصاص الحمضية، وتحديدًا في كتلته الفعالة السالبة أو الموجبة، أو كجزء من القطب الكهربائي أو جامع التيار.
ظهرت إضافات الكتلة النشطة السالبة (NAM)، والمعروفة باسم الموسعات، بعد الحرب العالمية الثانية. تتكون هذه الإضافات بشكل أساسي من ثلاثة مكونات رئيسية: الليغنوسلفونات، وكبريتات الباريوم، والكربون النشط. استُخدمت هذه الإضافات لمنع تكوّن طبقة خاملة من كبريتات الرصاص (II)، وزيادة نسبة الكتلة النشطة المشاركة في التفاعلات الكهروكيميائية، وتحسين توصيل التيار عند تفريغ اللوح، حيث تتكون هذه الطبقة بشكل رئيسي من الكبريتات العازلة. في الوقت الحاضر، تُستخدم أنواع عديدة من الكربون لهذا الغرض، مثل الكربون النشط، والجرافيت، وأسود الأسيتيلين، وأسود الكربون.
تُعدّ إضافة الكربون مفيدة للغاية، إذ تُحسّن بشكل كبير من عمر دورة البطاريات وقدرتها على استقبال الشحن أثناء التشغيل. ويُتيح الارتفاع الملحوظ في متانة البطارية وعدد دورات الشحن والتفريغ لها أن تُصبح قادرة على منافسة أنواع أخرى من مصادر الطاقة الكهروكيميائية الأكثر تكلفة، مثل خلايا النيكل والكادميوم. تُبيّن الأشكال أدناه كيف يُمكن لإضافة الكربون إلى الشبكة الكهربائية أن تمنع تكوّن طبقة الكبريتات (الكبرتة).

بدون انبعاثات كربونية

مع الكربون

يُستخدم الكربون حاليًا في بطاريات الرصاص الحمضية، غالبًا كمادة مضافة للكتلة الفعالة السالبة لتحسين خصائصها الكهروكيميائية. تعمل هذه المادة المضافة بشكل أساسي بثلاث طرق: زيادة مساحة الكتلة الفعالة التي يمكن أن تحدث فيها التفاعلات الكهروكيميائية للرصاص، وتخزين الطاقة في الطبقة الكهربائية المزدوجة كمكثف، والحد من نمو بلورات كبريتات الرصاص الكبيرة التي يصعب اختزالها. يتيح استخدام الكربون إمكانية حقيقية لتطبيق بطاريات الرصاص الحمضية في المركبات الهجينة، حيث يُحسّن عمر دورة الشحن والتفريغ ويقلل من تراكم الكبريتات على اللوح السالب أثناء تشغيل هذه المركبات. تتميز إضافات الكربون الأكثر فعالية بمساحة سطحية نوعية كبيرة، وموصلية جيدة، وقدرة عالية على الارتباط بالرصاص. في السنوات الأخيرة، بدأت الأبحاث حول استخدام هياكل الكربون النانوية أو المواد المركبة لهذا الغرض. كما يمتلك الكربون إمكانية أن يكون الطفرة القادمة في تكنولوجيا بطاريات الرصاص الحمضية في المستقبل القريب. يمكن أن يؤدي استخدامه في جامعات التيار إلى تحسين أضعف نقطة في... بطاريات الرصاص الحمضية أي انخفاض طاقتها النوعية.

تضمن مُجمّعات الكربون الشبكية وزنًا أقل، واستخدامًا أفضل للكتلة الفعّالة، ودعمًا ميكانيكيًا أفضل. يُمكن لتحسين خصائص بطاريات الرصاص الحمضية أن يُعزز قدرتها على المنافسة مع أنواع البطاريات الأحدث، مثل بطاريات الليثيوم أيون، في مجالات مُختلفة (مثل تخزين الطاقة، والمركبات الهجينة). كما يُمكن استخدام الكربون في صناعة البطاريات كقطب كهربائي للمُكثف، مما يُتيح لها تحقيق كثافة طاقة أعلى. إن انتشار هذه التحسينات القائمة على الكربون في صناعة بطاريات الرصاص الحمضية يُمكن أن يُؤدي إلى سنوات عديدة أخرى من الاستخدام المُجدي اقتصاديًا لهذا النوع من البطاريات. على الرغم من تاريخها الطويل، لا يبدو أن بطاريات الرصاص الحمضية قد فقدت مكانتها الحالية، بل يُمكن أن تصل إلى تطبيقات جديدة في المُستقبل.
تجاوزت كل التوقعات يستخدم الكربون النانوي في بطاريات VRLA ذات النطاق المعياري ولهذا السبب تعد هذه البطاريات واحدة من أكثر حلول VRLA شيوعًا في السوق حاليًا نظرًا لأدائها القوي وعمرها الطويل.

المنتجات الساخنة
ترك رسالة
مرحباً بكم everexceed
إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا وترغب في معرفة المزيد من التفاصيل ، فالرجاء ترك رسالة هنا ، وسوف نقوم بالرد عليك في أقرب وقت ممكن.

بيت

منتجات

عن

اتصال