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Einfluss des Rußgehalts auf die Leistung der negativen Elektrode einer Blei-Säure-Batterie
04 Aug 2023
VRLA-Batterien sind in Elektrofahrzeugen aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer bei tiefen Lade- und Entladezyklen nicht ideal. In den letzten Jahren wurde mit der Verbesserung der positiven Plattengittermaterialien die Zyklenlebensdauer von Batterien verbessert, und der Hauptgrund für den Ausfall von VRLA-Batterien für Elektrofahrzeuge ist die Sulfatierung der negativen Elektrode. Hierzu gibt es weitere Studien zur negativen Sulfatierung von VRLA-Batterien für Elektrofahrzeuge, und das Projekt zur negativen Sulfatierung macht den größten Teil davon aus, insbesondere die Forschung zu negativen Zusatzstoffen zur Verbesserung der Leistung von Batterien. Das Hinzufügen leitfähiger Substanzen zu den negativ aktiven Substanzen ist eine der effektivsten Möglichkeiten, die negative Sulfatierung von VRLA-Batterien zu lösen, und Ruß ist ein billiger und feiner negativer Zusatz. Es kann die Ausnutzungsrate und Kapazität der aktiven Substanzen in der negativen Elektrode der Batterie verbessern, die Ladeakzeptanzkapazität der Batterie verbessern, die Sulfatierung der negativen Elektrode lindern und die Zyklenlebensdauer der Batterie verbessern.

Bei der Testbatterie handelt es sich um eine 2V5Ah-Wickelbatterie (der Prototyp der 12V10Ah-Power-Wicklungsbatterie). Das positive Plattengitter besteht aus einer Blei-Kalzium-Zinn-Aluminium-Silber-Legierung und das negative Plattengitter aus einer Blei-Zinn-Legierung. Die Dicke der positiven und negativen Platten beträgt 1,0 mm bzw. 0,8 mm. Der negative Zusatzstoff Ruß wird importiert und die Partikelgröße beträgt 300 Mesh. Die Zugabemenge der Testbatterie betrug 0 %, 0,3 %, 0,6 %, 0,9 %, 1,2 % (die folgenden Zahlen sind 1#, 2#, 3#, 4#, 5#) und der Rest war Bleipaste Formel und Plattenherstellungsprozess waren gleich. Da der Test hauptsächlich negative Elektroden untersuchte, wurde die Batterie nicht als negative Elektrodengrenze festgelegt und die Batterie wurde zum Testen zusammengebaut und aktiviert.

1.1 Mit zunehmender Zugabe von negativem Ruß steigt die Entladekapazität der Batterie, was bedeutet, dass die Ausnutzungsrate negativer Wirkstoffe steigt. Im Vergleich zu den Entladeergebnissen von 0,5 A und 2,0 A ist der Einfluss des negativen Rußgehalts auf die Entladekapazität umso größer, je größer der Entladestrom ist. Da das Entladungsprodukt der negativen Elektrode ein nicht leitender PbSO4-Kristall ist, sammelt sich der nicht leitende PbSO4-Kristall während des Entladungsprozesses um das Blei der negativen aktiven Substanz (NAM) an und verhindert so das weitere Auftreten einer Entladungsreaktion. Ruß verfügt über eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, so dass die Entladungsreaktion weiter durchgeführt werden kann und die Verwertungsfähigkeit des Wirkstoffs verbessert wird.

1.2 Testbatterie-Kapazitätstest Jeweils eine Testbatterie. Nach einer vollständigen Ladung erfolgt eine konstante Entladung mit einem Strom von 0,5 A bzw. 2,0 A. Die Umgebungstemperatur beträgt 25℃. Das Entladegerät ist ein 10A/18V-Lade- und Entladetester, der von der Arbin Company mit einem Mikrocomputer gesteuert wird, und die Aufzeichnungszeit ist auf 1 Minute eingestellt. Die Entladeschlussspannungen betrugen 1,80 V bzw. 1,60 V, und die Entladekapazität (Ah) jeder Versuchsbatterie wurde gemäß den Computeraufzeichnungen ermittelt.

1.3 Test der experimentellen Batterieladeakzeptanz Dieser Index dient zur Beurteilung des Schwierigkeitsgrads des Ladens der Batterie nach dem Entladen. Gemäß IEC60896-2-1 (fest installierte Blei-Säure-Batterie) 2 wird die Versuchsbatterie jeweils auf ihre Ladeverträglichkeit getestet.

Eine von jeder Versuchsbatterie wurde nach dem vollständigen Laden mit einem Strom von 0,5 A entladen, die Entladeschlussspannung betrug 1,80 V und die Kapazität der Batterie wurde als CO aufgezeichnet. Anschließend wurde sie mit einem konstanten Strom von 0,5 A und einer Spannungsgrenze von geladen 24 Stunden lang bei 2,35 V und dann mit 0,5 A Strom entladen, der Entladeschluss betrug 1,80 V und die Kapazität der Batterie wurde als C1 aufgezeichnet. Berechnen Sie dann die Batterieladeakzeptanz R24 (%) R24 (%) = (C1×100) /CO gemäß der folgenden Formel

1.4 Test der Zyklenlebensdauer der Versuchsbatterie in verschiedenen Lademodi @Shibai Lademodus 1: Die Versuchsbatterie mit qualifizierter Kapazitätserkennung und ausreichender Ladung wird bei 2,0 A entladen, die Abschlussspannung beträgt 1,60 V und dann bei 1 A geladen, Stromspannungsgrenze 2,40 V für 10 Stunden, also Zyklus, und die Entladezeit kann 1 Stunde und 36 Minuten nicht erreichen (80 % der Nennkapazität). Die Zyklenlebensdauern (Zeiten) jeder Versuchsbatterie wurden aus den Computeraufzeichnungen ermittelt.

Lademodus 2: Der experimentelle Akku mit qualifizierter Kapazitätserkennung und ausreichender Elektrizität wird mit 2,5 A Strom entladen, die Abschlussspannung beträgt 1,60 V, und dann 5 Stunden lang mit 1 A Strom geladen und dann 5 Stunden lang mit 0,05 A Strom aufgeladen, also der Zyklus wird beendet, wenn die Entladezeit 1 Stunde und 36 Minuten nicht erreicht, und die Zyklenlebensdauer (Zeiten) jeder Versuchsbatterie wird gemäß der Computeraufzeichnung ermittelt.

Einfluss des Rußgehalts auf die Entladekapazität der Versuchsbatterie;

Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Zugabe von negativem Ruß die Entladekapazität der Batterie zunimmt, was bedeutet, dass die Nutzungsrate des negativen Wirkstoffs zunimmt. Im Vergleich zu den Entladeergebnissen von 0,5 A und 2,0 A ist der Einfluss des negativen Rußgehalts auf die Entladekapazität umso größer, je größer der Entladestrom ist.

Da das Entladungsprodukt der negativen Elektrode ein nicht leitender PbSO4-Kristall ist, sammelt sich der nicht leitende PbSO4-Kristall während des Entladungsprozesses um das Blei der negativen aktiven Substanz (NAM) an und verhindert so das weitere Auftreten einer Entladungsreaktion. Ruß verfügt über eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit, so dass die Entladungsreaktion weiter durchgeführt werden kann und die Verwertungsfähigkeit des Wirkstoffs verbessert wird. Verteilung der Rußpartikel im negativen Wirkstoff (NAM).
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