チューブ状ゲル電池

チューブ状のゲル電池とは何ですか?

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チューブ状ゲル電池

There are distinct advantages of lead-acid battery technology compared to lithium-ion battery & other electrochemical systems. Affordability, reliability, recyclability and safety are key issues in choosing the right battery for a particular application and lead-acid batteries will score highly in these categories. There is, however, a drawback when using conventional flooded lead-acid batteries for deep cycle applications. This is the maintenance required in topping up the batteries due to water loss by gassing. In many applications, like in traction battery applications, there is a need to completely recharge a battery in a limited time frame.

This normally will require higher voltages which in turn leads to the breakdown and loss of water from the electrolyte through gassing. These flooded lead-acid batteries will require topping up with water, creating inconvenience and costs and in large installations which often requires expensive extraction equipment. There are also other disadvantages, particularly with transport, storage and disposal. The liquid acid in the lead-acid battery is classified as a hazardous material for transport. Whilst this is not considered a problem within the industry, which operates using safe and proven procedures, it is much better to immobilise the acid to prevent spillages.

管状ゲル電池 - 酸が固定化される方法

酸固定化の幸運な結果の1つは、充電時にバッテリー内の水の分解から生成される水素と酸素ガスを再結合する能力を生み出すということです。 酸固定化には、主に次の 2 つの方法があります。

  • AGM VRLA電池と呼ばれる酸を所定の位置に保持する吸収性ガラスマットの使用&
  • もう一つは、細管状のゲル電池のようにゲルを作るために微細なシリカ粉末を加える

どちらの方法も、非常に異なっても、固定化の目標を達成します。

They also provide the added benefit of recombining the gases released on charge to reform water, thereby removing the need for the water-addition maintenance procedures mentioned earlier for flooded lead-acid batteries. Out of these two methods, the use of silica-gelled electrolyte is universally recognised as the best solution for deep discharge tubular gel battery designs. There are two main reasons for this: the first is that the use of gelled electrolyte allows a tubular positive plate to be used, which is recognised as providing the best deep cycle properties for lead-acid batteries. The second reason is that the stratification of acid associated with deep discharges and limited-voltage recharging without gassing is avoided, in tubular gel battery.

管状のゲル電池 - 主な利点

These are significant advantages if you have deep cycle requirements as in solar battery applications. The use of tubular plate batteries provides the most robust lead-acid tubular gel battery design with the highest deep cycle capability of all lead-acid designs. The resistance to stratification, in tubular gel battery is of great benefit in many applications which operate at partial state of charge (PSoC) such as standby power, UPS and Solar Energy clean environment markets.

管状のゲル電池の主な利点は、あなたのバッテリーを上げる必要性の欠如です。 では、なぜトッピングの欠如は、このような利点があるのでしょうか? アクセスが困難な遠隔地で鉛蓄電池を維持する際の問題を考慮する必要があります。 浸水した電池では、水で上に上がることを忘れると、彼らは乾燥して失敗する可能性があります。 これらの浸水したバッテリーを定期的に毎月または四半期ごとに維持するためのコストは非常に高い場合があります。 ビジネスの場合、これはインストールを不経済にする可能性があります。

管状のゲル電池- 維持自由

この高価なコインの反対側は、特に機器の信頼性が信頼性の高い、定期的なサービスを提供するための鍵である商業環境で、メンテナンスです。 必須機器に電力を供給するバッテリーがメンテナンス不足で故障した場合、信頼性と評判に大きな影響を与える可能性があります。 プライベートユーザーの場合、同じようにイライラする可能性があります。 例えば、取り付けられた電池にアクセスし、蒸留水を得ることは、時にはそう簡単ではありません、 可能な保証請求のためのログと記録を保持することは言うまでもありません。 そしてもちろん、私たちは単に非常に忙しく、バッテリーへのアクセスとメンテナンスが本当に時間の消耗運動になる状況があります。

ゲル電池用チューブプレート
ゲル電池用チューブプレート
マイクロテックスゲル電池
マイクロテックスゲル電池

There are also those clean environments where charging batteries can produce damaging or even explosive fumes, particularly in confined spaces. This is particularly relevant for batteries used in computer backup and medical equipment applications where batteries are kept in cabinets or inside complex and sensitive equipment. To remove fumes from charging batteries it is sometimes necessary to install expensive extraction equipment to remove explosive hydrogen gas and corrosive acid fumes from confined spaces in cabinets or equipment.

管状のゲル電池- 漏れ無し

病院や食品貯蔵など、クリーンな環境用途もあります。 これらの環境では、臭いと腐食性ガスが食品を汚染したり、人間の健康を損なう可能性があります。 消費者向けアプリケーションにもう一度目を向けると、彼らが必要とする最後のものは、自宅のバッテリー、ガレージまたは太陽光発電銀行で、充電中に爆発性ガスや腐食性の煙を発生させているということです。
それらは密封された電池である。 漏れないでください。 酸漏れのリスクはありません。 メンテナンスフリーです。 それらは交通機関、鉄道または空気のための非危険として分類される。 端子は腐食を一切発生しません。

管状のゲル電池- 長い生命

電解液はゲル状であるため、チューブラーゲル電池の漏出のリスクはありません。 彼らは、チューブ状のゲル電池を漏らすことができないので、任意の向きに配置することができます。 チューブラーゲル電池が落ちたり壊れたりした場合、湿式電池のような酸の偶発的な流出によるこぼれ酸損傷は発生しません。 管状のゲル電池は振動および衝撃に対して抵抗力があるように設計されている。 彼らは、浸水したバッテリーの大型バッテリーバンク設置のような爆発性ガスを放出しません。

管状のゲル電池- 深い排出からすぐに回復する

それらは深い排出からより速く、または長い時間の間に排出された残された場合に回復する。 彼らは巨大な寿命を持っている&メンテナンス無料で来ます!

管状ゲル電池の唯一の欠点は、浸水した電池またはAGM電池と比較した初期コストです。 チューブ状のゲル電池は通常電池より30~40%高い。 このコストはより多く見えますが、上記のように簡単に投資収益率によって相殺されます。 コスト以外にも利点しかありません!

管状のゲル電池- キー設計

それでは、チューブ状プレートとGEL電解質の組み合わせはどのように機能するのでしょうか? バッテリーの特性に寄与するいくつかの要素を見なければならないと理解するために、これらは次のとおりです。
ゲルとして固定化された電解質を非流出を保証し、また充電時に放出される水素と酸素の輸送(圧力下で電池の中に保持される)を再結合して水を形成することを可能にする。 固定化の利点はさらに広がり、酸層化と呼ばれる細胞内の異なる密度を持つ酸の層の作成を防ぎます。

浸水した電池や時にはAGM VRLAの設計では、充電中にプレートで生成されるより密度の高い重力酸は重力によって細胞の底に落ちることができ、弱い比重酸を上部に残します。 この状態のバッテリーは、バッテリの不調、早期容量損失(PCL)、グリッド腐食により早期に故障します。 管状ゲル電池は酸の「ゲラリフィケーション」によってこの問題を克服し、酸層化に苦しんでいません– 非常に高い細胞の破壊の深刻なモードは垂直に保たれている必要があります。 マイクロテックスは、ドイツから輸入されたチューブ状のゲル電池製造プラントを有し、高級品輸入ファムドシリカを使用して、管状ゲル電池に妥協のない生命と性能を与えます。

吸収性ガラスマットまたはAGM電池は、セル内の酸を保持するためにスポンジのようなガラスマットを使用しています。 遊離酸はありません&一般的に飢えた電解質状態のバッテリーと呼ばれています。 AGM電池は正極および負極のための平板を使用し、管状の正極とは異なり腐食しやすい。 AGM電池は管状のゲル電池と比較されるより少ない生命を有する。

管状のゲル電池は電池版の管状の設計を使用する。 これは本質的に重力鋳造グリッドの代わりに圧力鋳造鉛合金脊椎であり、ファブリックガントレットで覆われ、正の活物質(PAM)で満たされます。 これは、乾燥鉛酸化物粉末または湿った鉛酸化物スラリーのいずれかであり得る。 プレートのチューブ状のゲル電池の設計には、いくつかの利点があります:1つ目は、より良い材料使用率(60%)を与えるために酸と接触するより高い表面積を有することです。 (上記の写真に見られるように)。 第二の理由は、管状ゲル電池および2v細胞が鉛蓄電池範囲全体の中で最も高いサイクル寿命を有していることである。

管状対平板表面と接触する付加的な酸領域
管状対平板表面と接触する付加的な酸領域

線形距離 a から c に含まれるプレート領域は、プレート長 L に依存します。
プレート長 L が両方のプレートで同じであると仮定すると、平板と管状プレートの両方の設計に対する 1 つのプレート面の酸接触面積が、それぞれで定義されます。
a から c (AC) の L 倍の長さ、およびアーク ab の長さおよび bc 回 L
フラットプレート単一側接触面積 = ca x L
管状プレート片面接触領域 = (アークアブ +アークbc) x L x (チューブなし-1)

平板の一面の酸接触面積= L x ca
筒状板の一面の酸接触面積= (L x Π x ca)/2
平板面積に対する管状プレート面積の比率 = (L x Π x ca)/2 (L x ca)
管状/平板の近似理論面積増加= Π/2=1.6
これは平板の板の端および格子フレームを無視する

標準的な深度サイクル試験条件(80%の排出深度)の下で、管状設計の一部の2v細胞は、容量が元の値の80%に低下する前に2,000サイクル以上を達成することができます。 正の脊柱で使用される耐食性の合金は市場の任意の2v VRLA管状のゲル電池の最も長い達成可能な生命を保障する。 Microtexは、2V電池の最高品質と最良の仕様を保証するために、独自の鉛合金を作ります。 最適化された鉛を使用して – 高スズ含有量のカルシウム合金は、正のグリッド成長と脊椎腐食による早期のバッテリ障害を効果的に防止します。

This is not the cheapest material and self-manufactured not the most convenient way of obtaining the components for lead-acid tubular gel battery, but it does give the best form of control to meet the demanding quality standards for which Microtex tubular gel battery are renowned. Tailor-made lead calcium tin alloys used in the positive tubular plates and flat negative plates almost eliminate the hydrogen and oxygen gases produced on a charge. Because the volumes of gas produced are not excessive (as with conventional flooded battery designs) they can be recombined to form water within the operating pressure of the SMF battery. Because the Microtex alloys produce so little gas, premature failure due to water loss is prevented.

水素と酸素ガスは、充電中に水が分解されると、それぞれ負極と正極で生成されます。 水が電解されたときに生成される負の酸素と正の水素イオンを含む単純化された鉛蓄電池反応は次のとおりです。

• 充電時の水分解: H2O = 2H+ + O-
• 正のプレート上のガスの進化の反応: 2O- – 2e = O2ガス
• 負のプレート上のガスの進化反応: 2H+ + 2e = H2ガス

これらの簡略式から、水の分解によって生成される荷電酸素や水素イオンがイオン種として溶液化されているのが分かる。

その後、電子を得ることによって水素が減少し、酸素が電子を失うことによって酸化される逆に帯電した電極に引き付けられる。 その後、ガスが閉じ込められるため、電解質から水が失われます。 しかし、チューブラーゲル電池設計は、現在、小さなガスポケットになる固定化電解質に作成された空隙内にこれらのガスを効率的に含んでいます。 これらのポケットは、水を形成するために、その後の再結合のための貯蔵所になるガスを効果的に保存します。

ゲル電池用PTバッグ
ゲル電池用PTバッグ
ゲル電池セパレータ
ゲル電池セパレータ

管状のゲル電池は構造の高品質の材料を要求する:特に、プレートおよびPVCセパレータで使用されるマルチチューブガントレット(PTバッグ)は、リードバッテリ業界で見られる最も要求の厳しい仕様にマイクロテックスによって製造されています。 これは、PTバッグガントレットの高い破裂圧力を保証し、活物質の循環体積変化に抵抗します。 このボリュームの変化は、低いバースト強度PTバッグを用いる低品位材料を使用した場合、ペースト脱落や容量の損失につながる可能性があります。

同様に、マイクロテックスのタイムテストPVCセパレータは、硫酸の最適な空隙率、低収縮度、高い安定性を有します。 これにより、チューブ状のゲル電池は、非常に困難な条件下でも、設計基準と保証寿命を満たします。

セル内圧の制御に使用される圧力リリーフバルブなど、購入したコンポーネントの材料仕様に妥協なし。 圧力リリーフバルブが正確に同じ開圧を持っていない限り、ガスが逃げるため、一部のセルからの水の損失が発生する可能性があります。 これは、早期の故障につながる管状ゲル電池の個々の細胞間の不均衡を引き起こす。 最高品質のコンポーネントを使用することで、チューブラーゲル電池の動作中に細胞間の変動が最小限に抑えられます。

同様に、コネクタとコンテナは、ジョブに最適な材料を使用し、Microtexの厳しい仕様に認定メーカーによって供給されています。 マイクロテックスの設計、建設資材、購入したコンポーネントの仕様は、数十年にわたる経験の結果であり、サプライヤーや顧客と密接に協力し、サポートしています。 マイクロテックスを競合他社とは一方に設定するのに役立つのは、顧客満足度に対するこの献身的で妥協のないアプローチです。

管状のゲル電池の中の活性材料のよいバランス。

任意の設計の鉛酸電池の性能と寿命は、3つの活物質の量に大きく依存します:正の活物質 (PAM), 負の活物質 (NAM) と酸. 完全に充電された鉛酸電池では、PAMは二酸化鉛であり、NAMはスポンジ状の純粋な鉛です。 これらは硫酸電解質と一緒に反応し、次の電池反応で硫酸鉛と水を形成します。
• PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
• (PAM) (NAM) (酸) (排出プレート) (水)
これは二重硫酸塩理論として知られており、電池の定格容量を提供するために必要な活性材料の最小量を予測する。

しかし、これは理論上の世界ではなく、現実の世界です。 実際には、物理的特性、材料の品質、製造工程の品質も、必要な材料の量とバッテリーの寿命に影響を与えます。 PAMはNAMより低い効率を有し、20%まで、より多くの負の材料と同じ容量を提供するために必要とされるかもしれない。 これに加えた材料の利用は、使用率が高いほど、平均余命が低くなります。 問題を複雑にするために、チューブ状ゲル電池の再結合を考慮した場合のバランスの最適化変化。

マイクロテックスは、ドイツとイギリスの国際的な専門家と関連して、材料と製造プロセスを最適化し、プレート材料とチューブ状ゲル電池中の酸含有量との間で可能な限り最高のバランスを作り出しました。 チューブラーゲル電池の性能と寿命は、おそらく鉛蓄電池業界の残りの部分の羨望であると言えるでしょう。

管状のゲル電池の有用性の他の重要な側面は、その範囲とサイズです。 容量、電圧、性能の要件が異なるアプリケーションは、ほとんどが多数あります。 これに加えて、電池を取り付ける必要がある容器やスペースがあり、これらの場合、それらをインストールする人のスキルも重要な考慮事項です。 この点でマイクロテックスは、すべての塩基をカバーしている、12vの単大ブロックと2V管状のゲル電池電池セルの広範な範囲マイクロテックス管状ゲル電池は、原子力発電所の厳しい要件を満たすために様々なサイズと容量で来る。

The tubular gel battery banks are fully insulated and designed to carry the high loads necessary for occasional or frequent high-rate discharges. The complete range of 2v OPzV tubular gel battery provides for applications like telecom, solar, standby, switchgear and controls, power generating stations and substations, nuclear and thermal power stations, electricity transmission substations with reliable and durable backup power and energy storage.

絶縁鋼容器の注文または標準サイズの電池は、マイクロテックスの技術および製造チームにとって問題ありません。 高度な技術支援は、お客様が要件に最適で最も費用対効果の高いインストールを設計するのを助けるために、追加料金なしで利用できます。 これには、顧客の敷地内に4つの地震ラックとエンクロージャーを設計し、フィッティングするゾーンが含まれます。

ゲル電池
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