Pin chì-axit nào tốt hơn, AGM hay GEL?

Hiện tại có hai loại pin kín được điều chỉnh bằng van (VRLA), đó là bộ tách sợi thủy tinh (AGM) và gel silicon (Gel) được sử dụng để cố định chất điện phân axit sunfuric theo hai cách khác nhau. Tất cả đều sử dụng nguyên lý hấp thụ cực âm để bịt kín pin, nhưng các kênh dẫn oxy giải phóng từ cực dương đến nguồn cung cấp cực âm là khác nhau, vì vậy hiệu suất của hai loại pin có những ưu điểm riêng.


1. Sơ lược về lịch sử


Pin chì-axit là nguồn năng lượng hóa học được sử dụng rộng rãi nhất trong các lĩnh vực dân sự đặc biệt kể từ khi thành lập cho đến nay. Bởi vì nó sử dụng chất điện phân axit sunfuric, axit sẽ chảy ra ngoài trong quá trình vận chuyển và sương axit sẽ kết tủa trong quá trình sạc, điều này sẽ gây hại cho môi trường và thiết bị. Người ta cố gắng cố định chất điện phân và làm kín pin nên đã sử dụng phương pháp điện phân gel. Pin chì-axit lỏng ra đời.


Chất điện phân gel được sử dụng trong pin lưu trữ gel ban đầu được làm bằng thủy tinh nước và sau đó được thêm trực tiếp vào pin lưu trữ khô. Mặc dù điều này đạt được mục đích cố định chất điện phân hoặc giảm sự kết tủa của sương axit, nhưng dung lượng của pin thấp hơn khoảng 20% ​​so với dung lượng pin ban đầu khi sử dụng chất điện phân tự do nên không được mọi người chấp nhận.


Vào những năm 1950, đất nước tôi cũng đã tiến hành nghiên cứu và phát triển pin gel ban đầu, và về cơ bản nó đã dừng lại vào cuối những năm 1960. Tuy nhiên, từ cuối những năm 1970 đến những năm 1980, một số người trong ngành công nghiệp phi pin ở Trung Quốc đã sử dụng các phương tiện truyền thông để tung hô phát minh ra pin điện phân rắn của họ, tuyên bố sẽ tăng gấp đôi dung lượng và tuổi thọ của pin. Phát minh bong bóng xà phòng này, không thể vượt qua thử thách của sự thật, không những không cải thiện được hiệu suất của pin mà còn làm tổn hại đến danh tiếng của pin gel.


Gần như cùng lúc với sự phát triển của pin keo, pin kín hấp thụ cực âm sử dụng màng sợi thủy tinh ra đời, không chỉ loại bỏ sương axit khỏi pin mà còn cho thấy ưu điểm của điện trở trong nhỏ và đặc tính phóng dòng cao tốt. Do đó, trong nền kinh tế quốc gia, đặc biệt là những dịp ban đầu sử dụng pin lưu trữ cố định, chúng đã nhanh chóng được quảng bá và áp dụng, vì vậy mọi người đã đặt pin lưu trữ keo phía sau.


Vào những năm 1980, các sản phẩm pin lưu trữ dạng gel của Công ty Ánh dương Đức đã thâm nhập thị trường Trung Quốc và kết quả của nhiều năm sử dụng đã cho thấy hiệu suất của nó thực sự khác biệt so với các loại pin lưu trữ dạng gel trước đây. Điều này buộc mọi người phải hiểu lại về pin gel.


Bài viết này sẽ so sánh hai loại pin kín được điều chỉnh bằng van trong những năm gần đây dựa trên tác dụng phát triển, sản xuất và sử dụng của chúng, để các đồng nghiệp chọn pin tham khảo.


Thứ hai, nguyên tắc làm việc của pin


Bất kể đó là pin kín được điều chỉnh bằng van sử dụng màng ngăn bằng sợi thủy tinh (sau đây gọi là pin kín AGM) hay pin kín được điều chỉnh bằng van sử dụng chất điện phân gel (sau đây gọi là pin kín keo), tất cả đều sử dụng nguyên tắc hấp thụ cực âm để làm cho pin được niêm phong.


Khi pin được sạc, điện cực dương sẽ giải phóng oxy và điện cực âm sẽ giải phóng hydro. Quá trình oxy hóa trên điện cực dương bắt đầu khi điện tích điện cực dương đạt 70%. Oxy kết tủa đến điện cực âm và phản ứng với điện cực âm để đạt được mục đích hấp thụ cực âm. Sự phát triển hydro của điện cực âm phải bắt đầu khi điện tích đạt 90%, cùng với việc giảm oxy trên điện cực âm và tăng quá thế hydro của chính điện cực âm, để ngăn chặn một số lượng lớn phản ứng tiến hóa hydro .


Đối với pin kín AGM, mặc dù phần lớn chất điện phân của pin được giữ trong màng ngăn AGM, nhưng cần ngăn không cho chất điện phân lọt vào 10% lỗ của màng ngăn. Oxy được tạo ra bởi điện cực dương đến điện cực âm thông qua phần lỗ chân lông này và được điện cực âm hấp thụ.


Đối với pin keo kín, gel silicon trong pin là cấu trúc mạng lưới xốp ba chiều bao gồm các hạt SiQ đóng vai trò là bộ xương, bao bọc chất điện phân bên trong. Sau khi silica sol đổ vào pin biến thành gel, khung sẽ co lại hơn nữa, gây ra các vết nứt trên gel xuyên qua giữa các bản cực dương và bản cực âm, cung cấp một kênh cho oxy kết tủa từ điện cực dương đến điện cực âm.


Có thể thấy rằng nguyên lý làm việc của hai loại pin là giống nhau, và sự khác biệt nằm ở cách cố định chất điện phân và cách cung cấp oxy cho kênh điện cực âm.


Ba, sự khác biệt quan trọng trong cấu trúc và công nghệ pin


Pin lưu trữ kín AGM sử dụng dung dịch nước axit sunfuric tinh khiết làm chất điện phân và mật độ của nó là 1,29-1,3lg / cm3. Ngoại trừ một phần chất điện phân được hấp thụ bên trong tấm, phần lớn nó tồn tại trong màng sợi thủy tinh. Để cung cấp oxy kết tủa từ điện cực dương sang kênh điện cực âm, cần phải giữ cho 10% lỗ chân lông của thiết bị phân tách không bị chất điện phân chiếm dụng, nghĩa là thiết kế chất lỏng nạc. Để làm cho tấm điện cực tiếp xúc hoàn toàn với chất điện phân, nhóm điện cực áp dụng phương pháp lắp ráp chặt chẽ.


Ngoài ra, để đảm bảo đủ thời lượng pin, các tấm điện cực phải được thiết kế dày hơn và hợp kim lưới dương sử dụng hợp kim bậc bốn pb'-q2w-Srr--A1.


Chất điện phân của pin keo kín được tạo thành từ silica sol và axit sunfuric. Nồng độ của dung dịch axit sunfuric thấp hơn so với ắc quy AGM, thường là 1,26 – 1,28g/cm3. Lượng chất điện phân nhiều hơn 20% so với pin AGM, tương đương với lượng pin bị ngập nước. Chất điện phân này tồn tại ở trạng thái keo và được lấp đầy trong dải phân cách và giữa các điện cực dương và âm. Chất điện phân axit sunfuric được bao quanh bởi gel và sẽ không chảy ra khỏi pin.


Vì loại pin này sử dụng cấu trúc lắp ráp không kín giàu chất lỏng, nên vật liệu lưới dương có thể là hợp kim antimon thấp hoặc có thể sử dụng tấm dương của pin hình ống. Đồng thời, để tăng dung lượng pin mà không làm giảm tuổi thọ của pin, tấm pin có thể được làm mỏng hơn. Không gian bên trong của ngăn chứa pin cũng có thể được mở rộng.


Bốn, dung lượng xả pin


Khả năng xả của pin gel ban đầu chỉ bằng khoảng 80% so với pin bị ngập nước. Điều này là do hiệu suất kém của chất điện phân gel được đổ trực tiếp vào pin bị ngập nước chưa được sửa đổi. Điện trở trong của pin tương đối lớn và chất điện phân gây ra khó di chuyển ion.


Công trình nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng công thức của chất điện phân keo được cải thiện, kích thước của các hạt keo được kiểm soát, các chất phụ gia polyme ưa nước được thêm vào, nồng độ của chất lỏng keo được giảm, tính thấm và ái lực với tấm điện cực được cải thiện, chân không quy trình làm đầy được thông qua và phân vùng tổng hợp được sử dụng. Tấm hoặc dải phân cách AGM thay thế dải phân cách cao su để cải thiện khả năng hấp thụ chất lỏng của pin; loại bỏ bể lắng của pin và tăng vừa phải hàm lượng vật liệu hoạt động của khu vực tấm. Do đó, khả năng phóng điện của pin bịt kín bằng gel có thể đạt hoặc gần bằng mức của pin hở .


Pin kín loại AGM có ít chất điện phân hơn, tấm dày hơn và mức sử dụng vật liệu hoạt động thấp hơn so với pin hở. Do đó, khả năng phóng điện của pin thấp hơn khoảng 10% so với pin hở. So với pin gel-kín ngày nay, dung lượng xả của nó nhỏ hơn.


5. Điện trở trong của pin và khả năng xả dòng điện cao


Điện trở trong của pin bao gồm điện trở trong Ohmic, điện trở trong phân cực nồng độ và điện trở trong phân cực điện hóa. Cái trước bao gồm các tấm, bộ phận chì, chất điện phân và điện trở rào cản. Bộ tách sợi thủy tinh được sử dụng trong pin kín AGM có độ xốp 90%, axit sunfuric được hấp phụ trong đó và pin sử dụng dạng lắp ráp chặt chẽ. Sự khuếch tán và điện di của các ion trong thiết bị phân tách là rất nhỏ, do đó, pin kín AGM có đặc tính Điện trở trong thấp, khả năng xả nhanh dòng điện cao rất mạnh.


Chất điện phân của pin keo kín là gel silicon. Mặc dù tốc độ khuếch tán của các ion trong gel gần bằng tốc độ trong dung dịch nước, nhưng sự di chuyển và khuếch tán của các ion bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của gel và cách các ion khuếch tán trong gel càng cong thì lỗ chân lông càng hẹp trong cấu trúc, và sự cản trở càng lớn. Do đó, điện trở trong của pin được làm kín bằng gel lớn hơn so với pin được làm kín bằng AGM.


Tuy nhiên, kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu suất xả dòng điện cao của pin keo kín vẫn rất tốt và nó hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất xả dòng điện cao của pin kín trong các tiêu chuẩn liên quan. Điều này có thể là do nồng độ axit và các ion liên quan khác trong lớp chất lỏng bên trong điện cực xốp và gần tấm điện cực đóng vai trò chính trong việc phóng điện cao.


Sáu, thoát nhiệt


Chạy trốn nhiệt đề cập đến thực tế là điện áp sạc của pin không được điều chỉnh kịp thời trong quá trình sạc muộn (hoặc trạng thái thả nổi), do đó dòng điện sạc và nhiệt độ của pin có mục đích tăng cường lẫn nhau tích lũy. Lúc này, nhiệt độ của pin tăng cao dẫn đến Khe pin phồng lên và biến dạng, tốc độ thất thoát nước tăng cao, thậm chí có thể làm hỏng pin.


Hiện tượng trên là một hiện tượng rất phá hoại do sử dụng pin kín AGM không đúng cách. Điều này là do pin kín AGM áp dụng thiết kế lắp ráp chặt chẽ với chất lỏng nạc và 10% lỗ chân lông trong thiết bị phân tách phải được giữ cách xa sự xâm nhập của chất điện phân, do đó khả năng dẫn nhiệt bên trong của pin kém và khả năng tỏa nhiệt nhỏ. Khi oxy từ điện cực dương đến điện cực âm và phản ứng với dây điện cực âm trong quá trình sạc, nhiệt sẽ xuất hiện. Nếu nó không được tháo ra kịp thời, nhiệt độ của pin sẽ tăng lên; nếu điện áp sạc không được giảm kịp thời, dòng sạc sẽ tăng lên và tốc độ tiến hóa oxy sẽ tăng lên. Lớn, do đó làm tăng nhiệt độ pin. Nếu một vòng luẩn quẩn như vậy tiếp tục, nó sẽ gây ra hiện tượng thoát nhiệt.


Đối với pin loại hở, do cực âm không có hiện tượng hấp thụ oxy và thể tích chất điện phân của nó tương đối lớn nên việc tản nhiệt của pin dễ dàng và khả năng sinh nhiệt cũng lớn, tất nhiên sẽ không sinh nhiệt. hiện tượng chạy trốn. Lượng chất điện phân được sử dụng trong pin lưu trữ dạng gel tương đương với lượng của pin lưu trữ mở. Khu vực xung quanh nhóm cực và giữa thân bình chứa đầy chất điện phân dạng gel, có khả năng dẫn nhiệt và tản nhiệt lớn, không xảy ra hiện tượng tích tụ nhiệt.


Pin lưu trữ dạng gel của Công ty Ánh dương Đức đã thâm nhập thị trường Trung Quốc hơn mười năm và một số đại lý cho biết họ chưa nghe người dùng báo cáo rằng pin có hiện tượng thoát nhiệt.


Bảy, tuổi thọ


Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin kín được điều chỉnh bằng van, bao gồm các yếu tố sản xuất và thiết kế pin cũng như điều kiện sử dụng và bảo trì của người dùng. Theo như trước đây, khả năng chống ăn mòn của lưới dương và tỷ lệ mất nước của pin là hai yếu tố quan trọng nhất. Do độ dày của lưới dương tăng lên và sử dụng hợp kim chống ăn mòn bậc bốn pb-Ca-Sn-Al, tuổi thọ của ắc quy có thể lên tới 10 đến 15 năm dựa trên tính toán tốc độ ăn mòn của lưới . Tuy nhiên, đánh giá từ kết quả sử dụng pin, tỷ lệ thất thoát nước đã trở thành yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin kín.


Đối với pin kín AGM, do thiết kế lỏng, dung lượng pin cực kỳ nhạy cảm với lượng chất điện phân. Pin mất 10% nước thì dung lượng giảm 20%; nếu nó mất 25% nước, tuổi thọ của pin sẽ kết thúc. Tuy nhiên, pin kín keo áp dụng thiết kế ngập nước, mật độ chất điện phân thấp hơn so với pin kín AGM, giúp giảm tốc độ ăn mòn của hợp kim lưới; thể tích chất điện phân nhiều hơn 15% -20% so với thể tích sau và độ nhạy với mất nước thấp. Những biện pháp này có lợi cho việc kéo dài tuổi thọ pin. Theo thông tin do Công ty Ánh dương Đức cung cấp, lượng nước chứa trong chất điện phân dạng keo đủ để chạy pin từ 12 đến 14 năm. Trong năm đầu tiên hoạt động của pin, lượng nước thất thoát là 4% -5%, sau đó giảm dần theo từng năm. Sau 4 năm, tổng lượng nước thất thoát chỉ còn 2%. Pin kín Op2V có dung lượng 90% sau 10 năm hoạt động sạc nổi dưới 2,27V/cell. Nhận định từ phản ánh của một số cục bưu chính viễn thông trong nước, mặc dù ắc quy kín keo của Sunshine có giá cao hơn nhưng tuổi thọ sử dụng lâu hơn so với ắc quy kín AGM trong nước.


8. Hiệu suất tái hợp oxy


Hiệu suất tái hợp đề cập đến tốc độ oxy có trong điện cực dương được hấp thụ và tái hợp bởi điện cực âm trong quá trình sạc. Các yếu tố như dòng điện sạc, nhiệt độ pin, đặc điểm điện cực âm và tốc độ oxy đến điện cực âm, tất cả đều ảnh hưởng đến hiệu quả tái hợp khí của pin kín.


Theo phần giới thiệu về hướng dẫn sử dụng sản phẩm pin gel do Công ty Ánh dương Đức cung cấp, hiệu suất tái hợp oxy của sản phẩm pin seal gel lúc đầu sử dụng thấp, nhưng sau vài tháng hoạt động, hiệu suất tái hợp có thể đạt hơn 95%. Hiện tượng này cũng có thể được kiểm chứng từ tỷ lệ thất thoát nước của pin. Tỷ lệ thất thoát nước của pin niêm phong gel trong năm đầu tiên hoạt động tương đối lớn, đạt 4% đến 5%, sau đó giảm dần. Lý do quan trọng cho các đặc điểm nêu trên dường như là trong giai đoạn đầu hình thành chất điện phân gel, không có hoặc có rất ít vết nứt bên trong và không có đủ kênh cho oxy kết tủa trong điện cực dương. Với sự co lại dần dần của chất keo, ngày càng có nhiều kênh được hình thành, do đó hiệu quả tái hợp oxy chắc chắn sẽ tăng dần và sự mất nước chắc chắn sẽ giảm.


Có những khoảng trống chưa bão hòa trong màng ngăn của pin kín AGM, nơi cung cấp một lượng lớn các kênh oxy, do đó hiệu suất tái hợp oxy của nó rất cao và pin mới có thể đạt tới hơn 98%.


Chín, chọn pin keo kín chính hãng


Một số đặc điểm của pin lưu trữ dạng gel được đề cập ở trên chỉ là đặc tính của thế hệ pin lưu trữ dạng gel mới trong và ngoài nước. Hiệu suất của chất điện phân gel được sử dụng trong loại pin này khác với chất điện phân gel được sử dụng trong pin gel đời đầu, được làm bằng thủy tinh nước thông thường hoặc làm bằng silica sol thường có sẵn. Ngoài ra, cấu trúc và lựa chọn vật liệu của pin gel thế hệ mới cũng khác với pin thông thường.

Tập đoàn JUNLEE là một nhà máy năng lượng tích hợp đầy đủ năng lượng, chuyên cung cấp Bộ lưu điện liên tục (UPS), Ắc quy axit-chì, Bộ ắc quy, Ắc quy xe điện, Ắc quy lưu trữ năng lượng, Nhà máy lưu trữ năng lượng, ắc quy Power pack Gel, Biến tần PV và Hệ thống năng lượng mặt trời.

Năng lực sản xuất đạt 200000 KVAH mỗi tháng. Sản phẩm áp dụng cho Xe điện, di động điện, hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và gió, UPS, điện dự phòng, viễn thông, thiết bị y tế và chiếu sáng.

JUNLEE thành lập "Trung tâm nghiên cứu năng lượng" với nhiều sản phẩm Công nghệ cao hơn. Hơn 100 kỹ sư đã cung cấp các giải pháp một cửa kịp thời và hiệu quả.
Sứ mệnh của họ là phấn đấu mang lại nguồn năng lượng xanh cho thế giới.
Để tìm hiểu thêm về pin Li-ion, vui lòng tham khảo https://www.junleepower.com/