Uso de carbono como aditivo negativo en la batería VRLA

27 Aug 2021

Varios tipos de carbono encuentran diversos usos en muchos tipos de fuentes de energía electroquímica. En este artículo, nos centramos en las implementaciones de sus formas elementales en las baterías de plomo-ácido utilizadas actualmente, así como en las posibles mejoras futuras a su construcción que el carbono puede aportar. Las propiedades únicas del carbono y una variedad de sus alótropos le permiten encontrar un uso en diferentes partes de la batería de plomo-ácido, es decir, en su masa activa negativa o positiva, una parte del electrodo o colectores de corriente.

Los aditivos para la masa activa negativa (NAM), los llamados expansores, se introdujeron después de la Segunda Guerra Mundial. Sus tres componentes principales fueron lignosulfonatos, sulfato de bario y carbón activo. Se utilizaron 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 está compuesta principalmente por el sulfato aislante. Hoy en día, se emplean muchos tipos de carbón en esta función, por ejemplo, carbón activo, grafito, negro de acetileno o negro de carbón.

Los efectos del aditivo de carbono son positivos. Mejora enormemente el ciclo de vida de las baterías y la aceptación de la carga durante una operación. El aumento significativo de la durabilidad y el número de ciclos de carga / descarga de la batería permite que la batería de plomo-ácido se vuelva competitiva en relación con otros tipos más costosos de fuentes de energía electroquímica, por ejemplo, las celdas de Ni-Cd. Las siguientes figuras muestran cómo agregar carbono a la rejilla puede evitar que se produzca una capa de sulfato (sulfatación).

Sin carbono

Con carbono

Hoy en día, el carbono se utiliza en baterías de plomo-ácido principalmente como aditivo a la masa activa negativa para mejorar sus propiedades electroquímicas. Este aditivo funciona principalmente de las siguientes tres formas: aumentando la parte de la masa activa donde pueden producirse las reacciones electroquímicas del plomo, almacenando la energía en la doble capa eléctrica como un condensador y restringiendo físicamente el crecimiento del plomo grande y difícil de reducir. cristales de sulfato. El uso de carbono brinda una posibilidad real de implementación de baterías de plomo-ácido en vehículos híbridos, ya que mejora el ciclo de vida y reduce la sulfatación negativa de la placa que se produce durante la operación en 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 de nanoestructuras de carbono o materiales compuestos para este papel. El carbono también tiene el potencial de ser el próximo avance en la tecnología de baterías de plomo-ácido en un futuro próximo. Su uso en colectores actuales puede conducir a una mejora en el punto más débil de baterías de plomo ácido , es decir, su baja energía específica.

Los colectores de carbono reticulados garantizan un menor peso, una mejor utilización de la masa activa y un soporte mecánico. La mejora de los parámetros de las baterías de plomo-ácido puede permitirles competir mejor con los tipos de baterías más nuevos, como las de iones de litio, en diferentes áreas (por ejemplo, almacenamiento de energía, vehículos híbridos). El carbono también se puede utilizar en la construcción de la batería como un electrodo de condensador, lo que les permite lograr una mayor densidad de potencia. La difusión de las mencionadas mejoras basadas en carbono en la construcción de las baterías de plomo-ácido puede llevar a muchos años más de uso económicamente viable de este tipo de baterías. A pesar de su larga trayectoria, las baterías de plomo-ácido no parecen perder su posición actual e incluso pueden alcanzar nuevas implementaciones en el futuro.
EverExceed utiliza nanocarbono en su Baterías VRLA de rango 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 de servicio pesado y su larga vida útil.

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