Что такое карбоновый аккумулятор и какими преимуществами обладает?
В технике свинцово-кислотных батарей прогресс продолжается, и одно из его направлений – карбоновый аккумулятор. Термин достаточно спорен, поскольку на основе углеродного композита уже начали производиться принципиально новые элементы с органическим электролитом, в перспективе способные вытеснить даже литий-ионные технологии. Но пока это обозначает лишь добавки углерода в материал электродов и активной массы.
Что даёт легирование углеродом
Разработан целый ряд технологий, улучшающих показатели свинцовых аккумуляторов:
- добавки углерода в активную зону увеличивают её проводимость, что снижает сульфатацию и понижает внутреннее сопротивление батареи;
- легирование отрицательного электрода снижает коррозию, что увеличивает общий срок службы;
- двойное добавление углерода в состав электродов позволяет батарее успешно принимать энергию после глубокого разряда.
Доступность и дешевизна углерода благотворно сказывается на стоимости карбоновых аккумуляторов, их цена не сильно отличается от самых лучших AGM и GEL.
Преимущества карбоновых батарей
Существенным ограничением полезных свойств АКБ по традиционным технологиям стали процессы сульфатации и коррозии электродов. При этом ухудшаются не только чисто электрические характеристики, но и наступает механическая деформация, что приводит к поломкам и замыканиям. Обеспечить же идеальное чередование зарядных и разрядных режимов на практике затруднительно, как и соблюдение правил нагрузки или регулирования зарядного тока.
Новые электроды гораздо менее чувствительны к отклонениям в условиях эксплуатации. А все положительные качества пористых сепараторов в технологии AGM или электролита гелевого типа сохраняются без изменений. Это даёт целый ряд достоинств:
- увеличенный срок службы;
- количество циклов заряд-разряд может доходить до 2000 и более;
- в целом не рекомендуется использование в буферном режиме, но даже в ИБП батареи могут служить до 15 лет;
- увеличенная теплопроводность и сниженное внутреннее сопротивление позволяют усилить режимы разряда без перегревов и деградации электролита;
- при частичном заряде снижается риск сульфатации;
- сниженный саморазряд означает длительный срок хранения без проведения обслуживания и зарядки;
- уменьшаются сроки проведения ускоренного заряда;
- большая вероятность восстановления при эксплуатации с грубыми нарушениями;
- меньшая потеря ёмкости при глубоких разрядах.
Практическое исполнение и области применения
Батареи типа Carbon могут использоваться в тех же областях, что и все современные необслуживаемые линейки АКБ:
- автономные станции на основе солнечной и ветроэнергетики;
- системы связи;
- электротранспорт;
- накопители электроэнергии;
- источники бесперебойного питания.
Как правило, применяется технология AGM с пропиткой сернокислотным электролитом пористых стекловолоконных матов. Такие батареи показывают заметное преимущество над гелевыми аккумуляторами. А в сочетании с углеродными добавками по некоторым характеристикам подобные изделия догоняют показатели литиевых источников. В частности, есть информация, что при правильной организации заряда и разряда число циклов может превышать 4000. При этом цена батарей типа Carbon заметно ниже.
Углеродные аккумуляторы могут изготавливаться с разными вариантами по преимущественно используемым рабочим режимам. Одни допускают разряд под значительными нагрузками, но при этом требуют точной организации заряда. Другие не требовательны к зарядным устройствам, что особенно важно в буферных режимах, но их разрядные возможности ограничены. Данную особенность производства надо учитывать при выборе конкретной линейки с обозначением Carbon.