Uso de carbono como aditivo negativo en baterías VRLA

27 Aug 2021

Diversos tipos de carbono se utilizan en diversas fuentes de energía electroquímica. En este artículo, nos centramos en la implementación de sus formas elementales en las baterías de plomo-ácido actuales, así como en las posibles mejoras futuras que el carbono puede aportar a su construcción. Las propiedades únicas del carbono y la variedad de sus alótropos le permiten utilizarse en diferentes partes de las baterías de plomo-ácido, como su masa activa negativa o positiva, una parte del electrodo o los colectores de corriente.

Los aditivos para la masa activa negativa (NAM), denominados expansores, se introdujeron después de la Segunda Guerra Mundial. Sus tres componentes principales eran lignosulfonatos, sulfato de bario y carbón activo. Se utilizaban para prevenir la formación de una capa pasiva de sulfato de plomo (II), aumentar la fracción de la masa activa involucrada en las reacciones electroquímicas y mejorar la conductividad de la corriente cuando la placa se descarga, y se compone principalmente de sulfato aislante. Actualmente, se emplean diversos tipos de carbón para esta función, como el carbón activo, el grafito, el negro de acetileno o el negro de humo.

Los efectos de la adición de carbono son positivos. Mejora considerablemente la vida útil de las baterías y la aceptación de carga durante su funcionamiento. El aumento significativo de la durabilidad y el número de ciclos de carga/descarga permiten que las baterías de plomo-ácido sean competitivas frente a otras fuentes de energía electroquímica más costosas, como las celdas de Ni-Cd. Las siguientes figuras muestran cómo la adición de carbono a la red puede prevenir la formación de capas de sulfato (sulfatación).

Sin carbono

Con carbono

Actualmente, el carbono se utiliza en baterías de plomo-ácido principalmente como aditivo para la masa activa negativa, mejorando así sus propiedades electroquímicas. Este aditivo funciona principalmente de tres maneras: aumenta la porción de la masa activa donde pueden tener lugar las reacciones electroquímicas del plomo, almacena la energía en la doble capa eléctrica como condensador y restringe físicamente el crecimiento de los grandes y difíciles de reducir cristales de sulfato de plomo. El uso de carbono ofrece una posibilidad real de implementar baterías de plomo-ácido en vehículos híbridos, ya que mejora su ciclo de vida y reduce la sulfatación de las placas negativas que se produce durante el funcionamiento de dichos vehículos. Los aditivos de carbono más eficaces tienen una gran superficie específica, buena conductividad y alta afinidad por el plomo. En los últimos años, se han iniciado investigaciones sobre nanoestructuras de carbono o materiales compuestos para esta función. El carbono también tiene el potencial de ser el próximo gran avance en la tecnología de baterías de plomo-ácido en un futuro próximo. Su uso en colectores de corriente puede mejorar el punto más débil de... baterías de plomo-ácido , es decir, su baja energía específica.

Los colectores de carbono reticulado garantizan un menor peso, un mejor aprovechamiento de la masa activa y un mejor soporte mecánico. La mejora de los parámetros de las baterías de plomo-ácido les permite competir mejor con los nuevos tipos de baterías, como las de iones de litio, en diferentes áreas (p. ej., en el almacenamiento de energía y los vehículos híbridos). El carbono también puede utilizarse en la construcción de baterías como electrodo de condensador, lo que les permite alcanzar una mayor densidad de potencia. La difusión de las mencionadas mejoras basadas en el carbono en la construcción de baterías de plomo-ácido puede permitir que este tipo de baterías se utilicen durante muchos años más de forma económicamente viable. A pesar de su larga trayectoria, las baterías de plomo-ácido no parecen perder su prestigio actual e incluso podrían implementarse en el futuro.
EverExceed utiliza nanocarbono en su Baterías VRLA de gama modular Es por eso que estas baterías son una de las soluciones VRLA más populares en el mercado en este momento debido a su rendimiento robusto y larga vida útil.

Etiquetas :