بطاريات الرصاص الكربونية
مع تقدم المجتمع ، تستمر متطلبات تخزين طاقة البطاريات في المناسبات الاجتماعية المختلفة في الازدياد. في العقود القليلة الماضية ، حققت العديد من تقنيات البطاريات تقدمًا كبيرًا ، كما واجه تطوير بطاريات الرصاص الحمضية العديد من الفرص والتحديات. في هذا السياق ، عمل العلماء والمهندسون معًا لإضافة الكربون إلى المادة النشطة السلبية لبطاريات الرصاص الحمضية ، وولدت بطارية الرصاص الكربونية ، وهي نسخة مطورة من بطاريات الرصاص الحمضية.
مزايا بطارية الرصاص الكربونية
بطارية حمض الرصاص المعزز بالكربون هي نوع من بطاريات الرصاص الحمضية ، والتي يتم تصنيعها عن طريق إضافة مواد الكربون إلى القطب السالب لبطاريات الرصاص الحمضية. الكربون عنصر سحري للغاية مع أكثر أنواع المركبات وفرة. تعمل إضافتها على تحسين أداء الشحن والتفريغ بشكل كبير مع الاحتفاظ بكثافة الطاقة الأصلية لبطاريات الرصاص الحمضية. في الوقت نفسه ، تتمتع بطارية حمض الرصاص الكربوني بأمان وموثوقية عالية ، والتي يمكن أن تعوض عن أوجه القصور في بطارية حمض الرصاص الكربوني العادية التي لا يمكنها التعامل مع ظروف العمل المعقدة المختلفة.
ستشكل جزيئات الكربون التي نضيفها إلى القطب السالب للرصاص بنية شبكة موصلة ، تُستخدم في ظل ظروف تخزين الطاقة. يمكن أن يصل عمر خدمة دورة الشحن والتفريغ لبطارية كربون الرصاص المتقدمة إلى عدة أضعاف عمر بطاريات الرصاص الحمضية. فيما يتعلق بحماية البيئة ، تعتبر بطارية حمض الرصاص الكربوني صديقة للبيئة ويمكنها إعادة تدوير البطاريات بنسبة 100٪. المزايا الرئيسية لهيكل الشبكة هي كما يلي:
توفير مراكز تفاعل: يتم تشكيل مراكز تفاعلية جديدة على سطح جسيمات الكربون هذه ؛
تشكيل شبكة موصلة لتقليل الاستقطاب ؛
تشكيل شبكة نقل كتلة أصغر وموحدة لتعزيز التقدم المنتظم للتفاعل الكهروكيميائي على سطح وداخل القطب ، وبالتالي تقليل تأثير الترسيب المركز لـ PbSO4 على السطح ؛
كمادة غير متجانسة ، فإنه يعيق نمو جسيمات PbSO4 ويجعلها موزعة بالتساوي.
تحسين قدرة البطارية وخصائص الطاقة من خلال التأثير السعوي للكربون.
استنادًا إلى هيكل الشبكة أعلاه ، تتمثل مزايا بطارية الرصاص والكربون في قمع بشكل فعال اتجاه الكبريت للقطب السالب ، مما يحسن بشكل كبير من عمر خدمة البطارية. ليس ذلك فحسب ، فإن عملية إنتاج بطارية الرصاص الكربونية ليس لها فرق جوهري مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية التقليدية. وبالتالي ، ليست هناك حاجة لتغيير العملية الناضجة الآن ، ومن السهل تحقيق الإنتاج على نطاق واسع ، خاصة بالنسبة لمتطلبات العمر الطويل والمتطلبات منخفضة التكلفة لبطاريات تخزين الطاقة.
علاوة على ذلك ، يتمتع الكربون نفسه بموصلية كهربائية جيدة وخصائص سعة ، بحيث تتمتع بطارية الرصاص الكربوني بقدرات بدء تشغيل أفضل في درجات الحرارة المنخفضة ، وقدرات قبول الشحن ، وأداء شحن وتفريغ عالي التيار من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية. عند العمل بالتيار العالي: تلعب مادة الكربون السعوية دور "المخزن المؤقت". عندما يتم شحن بطارية الرصاص الكربوني وتفريغها بتيار عالي لحظي متكرر ، يتم إطلاق التيار أو استقباله بشكل أساسي بواسطة مادة الكربون ذات الخصائص السعوية. في هذا الوقت ، يكون تأثير التيار الكبير الذي يستقبله القطب السالب المعدني الرصاصي صغيرًا ، لذا فهو ليس مثل بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية ، تحدث "الكبريتات السالبة" بسرعة في ظل التيار العالي ، مما يطيل بشكل فعال من عمر خدمة البطارية ؛ عند العمل بتيار منخفض: يعمل بشكل أساسي بواسطة القطب السالب للرصاص الإسفنجي لتوفير الطاقة بشكل مستمر. الطاقة المخزنة في الكربون بواسطة طاقة السعة بسبب تأثير التيار الكبير سوف تتفاعل أيضًا مع الرصاص القريب ، ويتجانس التفاعل تدريجياً.
بالنسبة لبطاريات الرصاص والكربون المعروضة للبيع ، هناك العديد من أنواع الكربون المضاف: أسود الكربون ، والكربون المنشط ، والجرافين ، والجرافيت ، وألياف الكربون ، والأنابيب النانوية الكربونية. الوظائف الرئيسية التي يمكن أن توفرها لبطارية الرصاص الكربونية هي: التوصيل الكهربائي والحراري ؛ هيكل مسام الشبكة ، يوفر مساحة سطح محددة مطلوبة للتفاعل وسعة طبقة مزدوجة كهربائية. يمكن القول أن تطوير تقنية بطاريات الرصاص الكربوني قد أعطى مواد الكربون مرحلة لإظهار مواهبهم.
بطارية الرصاص والكربون الفائق
تعد بطارية الرصاص الكربونية نوعًا جديدًا من البطاريات الفائقة التي تجمع بين بطاريات الرصاص الحمضية والمكثفات الفائقة: فهي لا تستفيد فقط من الشحن الفوري ذي السعة الكبيرة للمكثفات الفائقة ، بل تستفيد أيضًا من مزايا الطاقة المحددة لبطاريات الرصاص الحمضية.
بطارية الرصاص الكربونية عبارة عن مزيج من المكثفات الفائقة غير المتماثلة وبطاريات الرصاص الحمضية باستخدام اتصال داخلي متوازي. كنوع جديد من البطاريات الفائقة ، تعد بطارية الرصاص الكربونية مزيجًا من بطاريات الرصاص الحمضية والمكثفات الفائقة ، وهي أيضًا نوع من الوظائف المزدوجة على بطارية تخزين الطاقة ذات الخصائص السعوية والبطارية. لذلك ، فهي لا تستفيد فقط من الطاقة الفورية وسعة الشحن الكبيرة للمكثفات الفائقة ، ولكنها تستفيد أيضًا من مزايا الطاقة لبطاريات الرصاص الحمضية ، والتي يمكن شحنها بالكامل في ساعة واحدة وتتمتع بأداء جيد في الشحن والتفريغ. نظرًا لاستخدام تقنية بطاريات الرصاص الكربونية ، فإن أداء بطارية الرصاص والكربون أفضل بكثير من بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية ، لذلك يمكن استخدام بطارية الرصاص الكربونية في مركبات الطاقة الجديدة ، مثل المركبات الهجينة والدراجات الكهربائية و مجالات أخرى؛ يمكن استخدامه أيضًا في مجال تخزين الطاقة الجديدة ، مثل توليد طاقة الرياح وتخزين الطاقة.
تقنية البطارية هي المفتاح لتقييد تطوير صناعة تخزين الطاقة. تعد بطاريات الرصاص الحمضية تقنية بطاريات قديمة وعملية. أصبح الجيل الجديد من بطاريات الرصاص الكربونية الناتجة عن تحسين إدخال الكربون السعوي بمثابة مساعدة مهمة لتقنية البطاريات السحرية هذه لمواصلة الأسطورة في العصر الجديد. مع مزايا قبول الشحن القوي والسلامة والموثوقية وتكلفة التصنيع المنخفضة ، في ظل الاستخدام الواسع النطاق للطاقة المتجددة والتوسع المستمر في سوق تخزين الطاقة ، ستصبح بطارية الرصاص الكربونية اتجاهًا آخر لتطوير بطاريات تخزين الطاقة بعد بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات التدفق.
