관형 플레이트: 긴 관형 배터리 대 평판 배터리
1. 관형 플레이트 배터리 란 무엇입니까?
배터리 소개
전기화학적 전원에는 여러 유형이 있습니다(갈바니 전지, 볼타 전지 또는 배터리라고도 함). 배터리는 화학 에너지를 전기 에너지로 또는 그 반대로 변환하는 전기 화학 장치로 정의됩니다. 전지의 주제는 전기화학 에 속하며, 이는 단순히 화학 에너지와 전기 에너지의 상호 변환을 다루는 주제로 정의됩니다. 이 기사에서는 관형 판과 반 관형 판에 대해 자세히 설명합니다.
이 전지는 양극, 음극 및 전해질의 화학 물질을 포함하는 자발적인 산화 환원 반응(산화환원 반응)에 의해 전기 에너지를 생성하며, 이는 반쪽 전지라고 하는 각 전극에서 발생합니다. 활물질의 화학 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다. 환원 반응에서 생성된 전자는 두 개의 반쪽 전지를 연결하는 외부 회로를 통과하여 전류를 생성합니다. 산화 반응은 양극 물질(대부분 금속)에서 전자를 방출하여 발생하고 전자가 외부 회로를 통해 음극(대부분 산화물, 염화물, 산소 등)에 도달하면 환원 반응이 발생합니다. 회로는 전해질을 통해 완료됩니다.
납산 배터리 시스템:
외부 회로가 닫히면 납(Pb)을 2가 납 이온(Pb2+)으로 변환(전기화학적으로 산화)하는 반응의 결과로 전자가 음극에서 이동하기 시작합니다. (후자의 이온은 황산염 분자와 반응하여 세포 내부에 황산납(PbSO4)을 형성합니다). 이러한 전자는 외부 회로를 통해 이동하여 양극에 도달하여 이산화납을 황산납으로 변환합니다. 즉, PbSO4에서 Pb4+ 이온이 Pb2+ 이온으로 변환된 결과 이산화납이 전기화학적으로 환원되어 황산납이 됩니다.
관형 플레이트 배터리 기술
세포 전체 반응은 다음과 같이 작성됩니다.
PbO2 + Pb + 2PbSO4 충전 ↔ 방전 2PbSO4 + 2H2O
납(Pb ° )의 원자가가 Pb 2+ 로 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 방전 중에 2개의 전자를 방출함으로써. 이러한 원자가의 증가를 전기화학 용어로 산화라고 합니다.
다른 방향으로, 이산화납에서 납의 원자가(Pb는 이산화납에서 4가를 가짐)가 2+ 로 감소합니다.
산화 반응에서 오는 2개의 전자를 흡수해서. 원자가의 이러한 감소를 전기화학적 용어의 감소라고 합니다.
이러한 용어는 방전 중 셀의 개별 전극 전위의 변화로 설명할 수도 있습니다. 리드 전극(방전 시 양극)의 전위(전압)는 방전 시 더 많은 양의 값으로 이동하여 증가합니다. 이러한 전위 값의 증가를 산화라고 합니다. 따라서 납산 셀에서 납의 음극 판 전위는 약 -0.35볼트에서 약 -0.20볼트로 변합니다. 이것은 잠재력의 증가입니다. 따라서 이 반응을 본질적으로 양극이라고 합니다.
반대로, 이산화납 전극(방전 중 음극)의 전위는 음극으로 이동함에 따라 감소합니다. 즉, 방전이 진행됨에 따라 값이 점점 낮아지게 됩니다. 납산 전지에서 이산화납의 양극 판 전위는 약 1.69볼트에서 약 1.5볼트로 변합니다. 이것은 잠재력의 감소입니다. 따라서 이 반응을 본질적으로 음극이라고 하며 방전 중에 양극에서 환원이 발생한다고 합니다.
방전 중 작동 전압의 이러한 감소는 두 전극에서 발생하는 과전압, η 및 내부 저항의 조합으로 인해 발생하는 극성화로 인해 발생합니다. 간단히 말해서 과전압은 OCV와 작동 전압의 차이입니다.
따라서 방전 중 E disch = EOCV – ηPOS – ηNEG – IR.
그러나 충전 반응 E Ch = EOCV + ηPOS + ηNEG + IR의 경우.
IR은 전해질, 활물질 등과 같은 전지 내부의 물질이 제공하는 내부 저항을 나타냅니다. IR은 셀의 디자인, 즉 사용된 분리기, 플레이트 사이의 피치, 활성 물질의 내부 매개변수(입자 크기, 표면적, 다공성 등), 활성 물질의 온도 및 PbSO4 양에 따라 다릅니다. 이것은 상부 납, 활성 물질 및 부식층, 전해질, 분리막 및 활성 물질의 분극에 의해 제공되는 여러 저항의 합으로 나타낼 수 있습니다.
처음 세 가지 요소는 셀 설계의 영향을 받습니다. 분극 값에 대한 일반적인 설명은 할 수 없지만 일반적으로 상단 리드가 제공하는 초기 저항과 같은 크기입니다. 더 긴 플레이트는 더 많은 IR을 갖습니다. 방전 곡선의 초기 부분의 기울기에서 결정할 수 있습니다. 동일한 설계의 경우 더 높은 용량의 셀은 더 낮은 내부 저항을 갖습니다. 12V/28Ah VRLAB의 내부 저항은 6mΩ인 반면, 저용량 배터리(12V/7Ah)의 내부 저항은 20~23mΩ입니다.
매우 낮은 η 값에서 η와 전류 I 사이의 관계는 옴의 법칙의 형태를 취하고 위에서 언급한 방정식은 다음과 같이 단순화됩니다.
에디쉬 = EOCV – IR.
ECh = EOCV + IR.
위의 논의는 납산 전지의 방전 반응을 다룹니다.
납산 전지의 충전 반응 중에는 반대 현상이 발생합니다.
1차 전지의 경우 보통 양극을 캐소드, 음극을 애노드라고 하는데 방전만 일어나기 때문에 모호하지 않다.
따라서 양극으로 작용하는 납 전극은 충전 반응 동안 음극으로 작용하고 음극으로 작용하는 이산화납 전극은 이제 양극으로 작용합니다. 모호함을 피하기 위해 2차 전지에는 단순히 양극 및 음극 또는 플레이트를 사용합니다.
이것이 실제로 어떻게 작동하는지 설명하기 위해 다음 그림은 납산 배터리의 방전 및 충전에 대한 몇 가지 가상 곡선을 보여줍니다.
실제 방전 전압은 2.05V의 개방 회로 전압 아래에 있고 실제 충전 전압은 이 값 위에 있음을 분명히 알 수 있습니다. η로부터의 편차는 전지의 내부 저항과 분극 손실의 결합된 영향을 측정한 것입니다. 방전 또는 충전 전류가 증가할 때마다 위에 주어진 방정식에 따라 η 값이 커집니다.
그림 2 충전 방전 시 플레이트 및 셀의 전압 변화 예는 납산 셀을 예로 들 수 있습니다.
반응을 요약하자면:
납, 음극 활물질:
방전 중: Pb → Pb2+ + 2e-
충전 중: Pb2+ → Pb(즉, PbSO4 → Pb)
양극 활성 물질인 이산화납:
방전 중: Pb4+ → Pb2+ (PbO2 → PbSO4)
충전 중: Pb2+ → PbO2(즉, PbSO4 → PbO2)
두 전극 재료가 모두 황산납으로 전환되기 때문에 이 반응은 1882년 Gladstone과 Tribe에 의해 “이중 황산염 이론”이라는 이름이 주어졌습니다.
배터리 분류
이러한 전지에서 발생하는 전기화학 반응의 특성에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
- 1차 전지
- 보조(또는 축전지 또는 축전지)
- 연료 전지들
처음에는 이러한 유형의 차이점을 이해하는 것이 좋습니다. 1차 전지에서 전기화학적 반응은 비가역적인 반면, 2차 전지는 가역적인 반응으로 알려져 있다. 연료 전지도 1차 전지이지만 연료 전지와 1차 전지의 차이점은 반응물이 전지 용기 외부에 보관되는 반면 1차 전지에서는 반응물이 전지 내부에 있다는 것입니다.
- 1차 전지(예: 손목시계에 사용되는 산화은-아연 전지, AC 장치, TV 등의 플래시 토치 및 리모콘에 사용되는 MnO2-Zn 전지)에서 이 범주에 속하며, 이 전지에서는 다음에서만 반응이 진행될 수 있습니다. 한 방향이고 반대 방향으로 전기를 전달하여 반응을 되돌릴 수 없습니다.
- 반대로, 2차 호출은 에너지 생성 반응의 가역성으로 알려져 있습니다. 방전 후 반대 방향으로 직류를 흐르게 하면 반응 생성물로부터 원래의 반응물이 재생된다. 이러한 유형의 배터리의 예로는 납산 배터리, 리튬 이온 배터리, Ni-Cd 배터리(실제로는 NiOOH-Cd 배터리), Ni-Fe 배터리, Ni-MH 배터리가 있으며 가장 일반적인 이차 배터리를 언급할 수 있습니다.
- 가역성 개념을 자세히 설명하기 위해 납산 전지의 양극(일반적으로 “판”이라고 함)의 이산화납(PbO2)과 음극의 납(Pb)은 둘 다 물질은 에너지 생산 반응 동안 전해질인 묽은 황산과 반응합니다. 이것은 전기화학자들에 의해 다음과 같이 표현됩니다.
- PbO2 + Pb + 2PbSO4 충전 ↔ 방전 2PbSO4 + 2H2O
- 연료 전지도 1차 전지이지만 반응물은 외부에서 공급됩니다. 연료 전지의 전극은 전지 반응 중에 소모되지 않고 단순히 전자 전도를 돕고 전기 촉매 효과가 있다는 점에서 불활성입니다. 후자의 특성은 반응물(활물질)의 전기 환원 또는 전기 산화를 가능하게 합니다.
- 연료전지에 사용되는 음극활물질은 일반적으로 연료전지의 양극측에 공급되는 수소, 메탄올, 탄화수소, 천연가스(수소가 풍부한 물질을 연료라고 함)와 같은 기체 또는 액체 연료이다. 이러한 물질은 열기관에 사용되는 기존 연료와 같기 때문에 이러한 유형의 전지를 설명하기 위해 ‘연료 전지’라는 용어가 사용되었습니다. 대부분 공기인 산소가 주된 산화제이며 음극으로 공급됩니다.
연료 전지들
이론상 단일 H2/O2 연료 전지는 주변 조건에서 1.23V를 생성할 수 있습니다.
반응은 다음과 같습니다. H2 + ½ O2 → H2O 또는 2H2 + O2 → 2H2O E° = 1.23 V
그러나 실제로 연료 전지는 1.23V의 이론적인 전압에서 멀리 떨어진 유용한 전압 출력을 생성하므로 결과적으로 연료 전지는 일반적으로 0.5~0.9V 사이에서 작동합니다. 이론적인 값에서 전압의 손실 또는 감소는 다음과 같습니다. ‘극화”라는 용어와 현상은 모든 배터리에 다른 정도로 적용됩니다.
납축전지
납산 배터리의 생산에는 다양한 양극(또는 일반적으로 “판”이라고 함)이 사용됩니다.
그들은:
ㅏ. 평판 또는 격자판 또는 붙인 판 또는 격자형 또는 포레판(두께 1.3~4.0mm)
비. 관형 플레이트(내경 ~ 4.9 ~ 7.5mm)
씨. 플랜테 플레이트(6~10mm)
디. 원추형 플레이트
이자형. 젤리 롤 플레이트(0.6~0.9mm)
에프. 바이폴라 플레이트
- 이 중 첫 번째 언급한 평판 유형이 가장 널리 사용됩니다. 짧은 시간 동안 대전류를 공급할 수 있지만(예: 자동차 또는 DG 세트 시동) 수명이 더 짧습니다. 여기에서 격자형 직사각형 집전체는 산화납, 물 및 황산의 혼합물로 만든 페이스트로 채워지고 조심스럽게 건조되고 형성됩니다. 포지티브 플레이트와 네거티브 플레이트 모두 첨가제의 차이를 제외하고는 동일한 방식으로 만들어집니다. 얇은 판으로 만들어진 배터리는 자동차 시동에 필요한 매우 높은 전류를 공급할 수 있습니다. 이러한 응용 프로그램의 기대 수명은 4~5년입니다. 교류기-정류기 배열이 출현하기 전에는 수명이 더 짧았습니다.
- 관형 판: 다음으로 널리 사용되는 판은 관형 판으로 수명은 더 길지만 평판 유형의 배터리와 같이 버스트 전류를 공급할 수 없습니다. 아래에서 관형 플레이트에 대해 자세히 설명합니다.
- 발전소 및 전화 교환기와 같은 장소에서 가장 엄격한 신뢰성 요구 사항과 함께 긴 수명을 위해 선호되는 납산 전지 유형은 Planté 유형입니다. 관형 판의 시작 재료는 수많은 얇은 수직 적층이 있는 고순도 납 시트의 약 6-10mm 두께 주조입니다. 관형 플레이트의 기본 표면적은 라멜라 구조에 의해 크게 향상되어 기하학적 영역의 12배인 유효 표면적을 가져옵니다.
- 원추형 플레이트는 격자형 원형 모양의 순수 납 그리드(10° 각도로 접혀 있음)로, 플레이트가 다른 플레이트 위에 수평으로 적층되고 순수 납으로 만들어집니다. 이것은 미국 Bell Telephone Laboratories에서 개발했습니다.
- 젤리 롤 플레이트는 0.6~0.9mm 두께의 저납 주석 합금으로 만든 얇은 연속 그리드 플레이트로 높은 속도를 용이하게 합니다. 플레이트는 납 산화물로 붙여지고 흡수 유리 매트로 분리되며 나선형으로 감겨 기본 셀 요소를 형성합니다.
- 바이폴라 플레이트: 이 플레이트는 금속 또는 전도성 폴리머로 만들어진 중앙 전도성 시트를 가지고 있으며 한쪽에는 양극 활성 물질이 있고 다른 한쪽에는 음극 물질이 있습니다. 이러한 판은 극성이 반대인 활물질이 분리막을 사이에 두고 서로 마주보도록 적층되어 필요한 전압을 얻는다.
- 여기서 별도의 셀 간 연결이 제거되어 내부 저항이 감소합니다. 바이폴라 배터리의 극판은 항상 양극 또는 음극의 단극 유형입니다.
2. 차이점 - 관형 배터리와 평판 배터리
평판 배터리 는 자동차 및 DG 세트 시동 배터리와 같이 고전류, 단시간 방전을 의미합니다. 그들은 일반적으로 4-5년의 수명을 가지며 수명의 끝은 주로 양극 그리드의 부식으로 인해 그리드와 활성 물질 사이의 접촉 손실 및 후속 흘림으로 인해 발생합니다.
어떤 것이 더 나은 관형 또는 평판 배터리입니까?
관형 플레이트는 견고 하므로 플로트 작동에서 약 10~15년의 수명을 갖습니다. 또한 주기적인 작업에 적합하며 가장 높은 주기 수명을 제공합니다. 활성 물질은 척추와 산화물 홀더 사이의 환형 공간에 포함됩니다. 이것은 세포가 순환할 때 발생하는 부피 변화로 인한 스트레스를 제한합니다.
수명의 끝은 다시 척추의 부식 및 척추와 활성 물질 간의 접촉 손실로 인한 것입니다. 그러나 이러한 구조에서는 척추와 활성 덩어리 사이의 접촉 면적이 감소하므로 전류가 많이 흐르면 전류 밀도가 높아지면 국부적으로 가열되어 튜브가 파열되고 부식층에 균열이 발생합니다.
플랜테 플레이트 셀 은 수명이 가장 길지만 용량이 다른 유형에 비해 열악합니다. 그러나 이러한 셀은 가장 높은 신뢰성과 가장 긴 부동 수명을 제공합니다. 비용도 더 높지만 수명 기간 동안 추정하면 다른 고정형 셀에 비해 실제로 더 낮습니다. 수명이 긴 이유는 양극판 표면이 수명 동안 용량 손실이 거의 없이 지속적으로 재생되기 때문입니다.
원추형 플레이트 셀은 Lucent Technologies(이전의 AT&T Bell Laboratories)에서 30년 이상의 매우 긴 수명을 위해 특별히 설계되었습니다. 최근 23년 부식 데이터에 따르면 이러한 배터리의 수명은 68~69년입니다.
젤리 롤 디자인은 우수한 기계적 및 전기적 특성으로 인해 대량 생산에 적합합니다. 원통형 용기의 젤리롤 구조(나선형 전극)는 변형 없이 더 높은 내부 압력을 유지하고 더 높은 이형 압력을 갖도록 설계할 수 있습니다.
각형 세포보다. 이는 더 높은 온도와 내부 셀 압력에서 플라스틱 케이스의 변형을 방지하기 위해 사용되는 외부 금속 용기 때문입니다. 배출 압력의 범위는 7kPa ~ 14kPa(1 ~ 2 psi » 0.07 ~ 0.14 bar ) 대형 각형 배터리의 경우.
바이폴라 플레이트 배터리
바이폴라 플레이트의 디자인에는 중심 전자 전도성 물질(금속 시트 또는 전도성 고분자 시트)이 있으며, 한쪽에는 양극 활성 물질이 있고 다른 한쪽에는 음극 활성 물질이 있습니다. 여기서 별도의 셀 간 연결이 제거되어 내부 저항이 감소합니다. 양극성 말단 셀의 극단판은 양극성이든 음극이든 항상 양극성 유형입니다.
이 배터리에는
- 더 높은 비에너지 및 더 높은 에너지 밀도(즉, 일반 납산 배터리의 40% 더 적은 부피 또는 60% 크기, 30% 더 적은 무게 또는 일반 납산 배터리의 질량 70%).
- 두 배의 주기 수명
- 절반의 납이 필요하고 다른 재료도 줄어듭니다.
3. 왜 관형 배터리입니까?
관형 플레이트 배터리는 더 높은 용량과 긴 수명이 요구되는 곳에 주로 사용됩니다. 그들은 주로 자재 취급 트럭, 트랙터, 광산 차량, 그리고 어느 정도는 골프 카트를 위한 전화 교환기 및 대형 공장의 대기 애플리케이션에 사용됩니다.
오늘날 이러한 배터리는 인버터-UPS 애플리케이션을 위해 모든 가정에서 흔히 볼 수 있습니다.
초고형 플레이트(높이 1미터 이상)는 잠수함 배터리에 사용되어 잠수함이 잠수할 때 전력을 공급합니다. 조용한 힘을 제공합니다. 용량은 5,000에서 22,000Ah까지 다양합니다. 해저 전지에는 1~1.4m 높이 전지에 대한 전해질의 산성 층화를 무효화하기 위해 삽입된 공기 펌프가 있습니다.
겔화 전해질 관형 판 밸브 조절식 납산 배터리는 태양열 응용 분야와 같은 재생 불가능한 에너지 시스템에 광범위하게 사용됩니다.
밴 및 버스용 얇은 관형 플레이트 EV 배터리는 EV 분야에서 애플리케이션을 찾고 척추 두께와 특정 에너지에 따라 800~1500 사이클을 전달할 수 있습니다.
다음 표는 척추 두께, 플레이트 피치, 전해질 밀도, 비에너지 및 수명 주기 수 간의 관계를 보여줍니다.
| 관 직경 mm --> | 7.5 | 6.1 | 4.9 |
|---|---|---|---|
| 전해질 밀도(Kg/리터) | 1.280 | 1.300 | 1.320 |
| 등뼈의 수 | 19 | 24 | 30 |
| 관형 플레이트 피치 | 15.9 | 13.5 | 11.4 |
| 척추 두께 | 3.2 | 2.3 | 1.85 |
| 5시간 비율에서 비에너지(kg당 Wh) | 28 | 36 | 40 |
| 주기 수명 | 1500 | 1000 | 800 |
참고문헌: KD Merz, J. Power Sources, 73(1998) 146-151.
4. 관형 배터리 플레이트를 만드는 방법은 무엇입니까?
관형 가방
초기의 관형 플레이트는 Phillipart에 의해 개별 링으로 구성되었으며 Woodward에 의해 관형 백이 1890-1900년에 보고되었으며 슬롯형 고무 튜브(Exide Ironclad)의 사용은 1910년 Smith에 의해 개발되었습니다.
척추에 개별 튜브를 조립하는 것은 더 일찍 실행되었으며 다중 튜브 설계에 완전한 그리드를 삽입하는 것보다 느린 작업이었습니다. 또한, 다중 튜브의 개별 튜브 사이의 물리적 결합은 충전의 단위 작업 중에 더 큰 강성을 제공합니다. 측면 운동으로 인한 척추의 휘어짐이 제거됩니다. 이것이 배터리 제조업체가 PT Bags 다중 튜브 장갑을 선호하는 이유입니다.
튜브 준비. 오늘날 다중 튜브 또는 PT 백(건틀릿)은 내화학성 유리 또는 유기 섬유(폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 공중합체 등)에서 직조, 편조 또는 펠팅 방법으로 생산됩니다.
멀티튜브 초창기에는 염화비닐과 아세트산비닐의 공중합체 원사로 수평직포를 사용하였다. 두 겹의 천을 한 줄의 원통형 포머(맨드릴)의 양쪽에 통과시키고 인접한 포머 사이의 이음매를 열용접했습니다.
그러나 비닐 아세테이트는 변성되어 아세트산을 방출하여 척추 부식 및 조기 배터리 고장을 초래했습니다. 또한 열 밀봉을 제어하고 치수를 지정해야 했습니다. 밀봉 압력이 한계를 초과하면 이음매가 약해져서 곧 사용 중인 층이 분리됩니다. 반대로 실링 압력이 너무 크면 실링은 좋았지만 실제 이음매는 얇아서 사용 중에 금방 떨어져 나갔습니다.
이는 사용상 심각한 문제를 일으키지 않았지만, 취급 및 충전 초기 작업시 솔기가 분리되는 경향이 있었고 관형 플레이트의 중심이 휘어지는 경향이 있어 다음 단위 작업에서 문제가 발생했습니다. 때때로 대형 플레이트로 인해 플레이트를 세포 용기에 삽입하는 데 어려움이 있었습니다.
열 밀봉을 대체하기 위해 다양한 방법이 시도되었는데, 예를 들어 튜브가 튜브 사이를 십자형으로 교차하여 일체형 솔기를 형성하는 한 작업으로 튜브를 직조하는 복합 직조 기술입니다. 모뎀 멀티 튜브는 열 밀봉을 사용하거나 폴리에스터 필라멘트를 천이나 폴리에스터 부직포 천으로 짜서 스티칭합니다.
부직포의 매력은 직조공정을 생략하여 기본재료비를 낮추어 제조원가를 낮출 수 있다는 점이다. 그러나 같은 차수의 파열 강도를 얻으려면 부직포 튜브가 직포보다 두꺼워야 합니다. 이것은 (더 큰 부피의 부직포 튜브 재료로 인해) 전해질의 작업 부피를 모두 감소시킵니다. 튜브 내의 활성 물질의 부피도 감소하고, 이는 차례로 전지의 용량을 미미하게 감소시킵니다.
제공되는 개별 튜브 또는 다중 튜브로 우수한 관형 플레이트를 만들 수 있습니다.
튜브 제조에 사용되는 실은 사용 중에 쉽게 변성되지 않는 실입니다. 특별히 제조된 유리 및 폴리에스터 필라멘트는 모두 이 요구 사항을 충족합니다.
관형 플레이트 배터리는 애플리케이션 또는 철도 차량에서 고정되어 있으며 일반적으로 전해질의 비중에 따라 셀당 2.2~2.30볼트의 전압으로 부동 충전됩니다. 일반적인 인버터/UPS 배터리, 전화 배터리, 기차 조명 및 에어컨 셀(TL 및 AC 셀)이 그 예입니다.
관형 플레이트 충전 기계
관형 플레이트에서 납 합금으로 주조된 적절한 두께의 일련의 스파인은 수동으로 또는 압력 다이캐스팅 기계를 사용하여 상단 버스 바에 연결됩니다. 스파인은 관형 백에 삽입되고 스파인과 PT 백(산화물 홀더라고도 함) 사이의 공간은 건조 산화물 또는 습식 요변성 페이스트로 채워집니다. 척추에 제공된 별 모양의 돌출부에 의해 척추가 중앙 위치에 유지됩니다. PT 백은 항상 직조 또는 펠트 폴리에스테르 섬유로 만들어집니다. 이렇게 준비된 관형 판은 이후에 산세, 경화/건조되고 탱크 형태 또는 적절한 전해질 밀도로 항아리 형태가 됩니다.
충전 산화물은 다양한 비율의 회색 산화물, 회색 산화물 및 적색 납(“미니엄”이라고도 함)과 같은 모든 구성을 가질 수 있습니다.
포지티브 믹스에 적색 납을 사용하는 이점은 함유된 적색 납의 비율에 비례하여 형성 시간이 단축된다는 것입니다. 이는 적색 납에 이미 약 1/3의 이산화납이 포함되어 있고 나머지는 일산화납이기 때문입니다. 즉, 빨간색 리드 Pb3O4 = 2PbO + PbO2입니다.
대안으로, 채워진 관형 플레이트는 튜브 외부에 부착된 느슨한 산화물 입자를 제거한 후 셀 및 배터리에 직접 조립하고 항아리 형태로 만들 수 있습니다.
네거티브 플레이트는 평판 제조 관행에 따라 평소와 같이 만들어집니다. 익스팬더는 동일하지만 “블랑 픽스”의 양이 자동차 페이스트에 비해 더 많습니다. 관형판은 전기나 가스로 가열된 건조터널을 통과한 후 경화오븐에서 약 2~3일 동안 경화시켜 표면의 수분을 제거하여 이후의 취급과정에서 판이 서로 붙지 않도록 한다.
산 세척 및 비산 세척 창백에 대한 산의 초기 충전 비중의 차이는 전자가 더 많은 산을 포함하므로 산세된 관형 플레이트 배터리의 경우 일반적으로 약 20포인트 더 낮은 비중이 선택된다는 사실에서 발생합니다. 전해액의 마무리 비중은 27°C에서 1.240 ± 0.010입니다.
전해질의 비중이 높을수록 이러한 배터리에서 얻을 수 있는 용량은 더 커지지만 수명에 부정적인 영향을 미칩니다.
또는, 관형 플레이트는 탱크로 형성되고, 건조되고, 조립되고 평소와 같이 충전될 수 있습니다.
5. 다양한 유형의 관형 플레이트
대부분의 배터리 제조업체는 관형 플레이트와 배터리를 만들기 위해 원통형 튜브를 사용합니다. 이 경우에도 튜브의 직경과 결과적으로 가시의 직경은 약 8mm에서 4.5mm까지 다양할 수 있습니다.
그러나 튜브는 타원형 또는 평면 또는 정사각형 또는 직사각형 유형일 수도 있습니다. 기본 구조는 이전의 원통형 관형 플레이트(위 그림 참조)와 동일합니다.
7. 튜블러 플레이트 사용의 장점
관형 플레이트는 활성 물질의 흘리기가 없기 때문에 긴 수명으로 매우 유명합니다. 활성 물질은 관형 백에 의해 유지되므로 사용 계수를 최대화하기 위해 더 낮은 패킹 밀도를 사용할 수 있습니다. 따라서 결과적으로 더 높은 다공성은 에너지 생산 공정에서 더 많은 활성 물질을 사용하는 데 도움이 될 수 있습니다. 척추가 두꺼울수록 이러한 관형 플레이트에서 얻을 수 있는 수명 주기가 늘어납니다.
수명 주기의 수는 판의 두께에 따라 1000~2000주기 사이입니다. 관형 플레이트가 두꺼울수록 더 많은 주기를 제공합니다. 관형 판은 같은 두께의 평판에 비해 두 배의 수명 주기를 제공할 수 있다고 합니다.
8. Tubular plate를 사용하여 배터리 수명이 어떻게 향상됩니까?
위에서 논의한 바와 같이, 관형 플레이트 배터리의 수명은 평판 배터리보다 깁니다. 다음 문장은 관형 플레이트 배터리의 기대 수명이 긴 이유를 설명합니다. 가장 중요한 것은 활성 물질이 산화물 홀더 튜브에 의해 단단히 고정되어 배터리 고장의 주요 원인인 물질의 흘림을 방지한다는 것입니다. 또한 시간이 지남에 따라 등뼈는 이산화납으로 보호되는 덮개를 갖게 되어 등뼈의 부식 속도를 줄이는 데 도움이 됩니다. 부식은 단순히 납 합금 척추가 이산화납으로 전환되는 것입니다.
열역학적으로 납 및 납 합금은 1.7~2.0볼트 이상의 높은 양극 전위에서 불안정하고 황산의 부식성 분위기에서 부식되어 PbO2로 전환되는 경향이 있습니다.
높은 쪽의 개방 회로 전압(OCV)에서 멀리 떨어진 전압에서 셀이 충전될 때마다 물의 전해 해리 결과로 산소가 방출되고 산소는 양극 판 표면에서 방출되며 다음을 갖습니다. 척추로 확산하여 부식시킵니다. 척추를 둘러싸고 있는 양극 활물질(PAM)의 두꺼운 층이 있기 때문에 산소가 표면에서 먼 거리를 이동해야 하므로 부식 속도가 감소하는 경향이 있습니다. 이것은 관형 판 세포의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.
9. 어떤 배터리 애플리케이션이 관형 배터리 플레이트를 이상적으로 사용해야 합니까?
관형 플레이트는 산업용 자체 운송 차량(지게차, 전기 자동차 등)과 같은 고용량 장수명 배터리에 주로 사용됩니다. 또한 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)과 같은 에너지 저장 애플리케이션을 위한 OPzS 배터리 에도 사용되며, 여기서 셀의 용량은 최대 11000Ah 및 200~500kWh 및 최대 20MWh일 수 있습니다.
BESS의 일반적인 응용 분야는 Peak shaving, 주파수 제어, 회전 예비, 부하 평준화, 비상 전원 등입니다.
오늘날 일부 국가의 모든 가정에는 인버터-UPS 애플리케이션을 위한 적어도 하나의 관형 플레이트 배터리가 있습니다. 지속적인 에너지 공급이 필요한 검색 센터와 같은 일부 상업 시설은 말할 것도 없습니다.
최근에 겔화된 관형 판 밸브 조절식 납축전지는 태양열 응용 분야와 같은 재생 불가능한 에너지 시스템에 광범위하게 사용됩니다. 여기서 젤 타입이 가장 적합합니다.
40Wh/kg의 비에너지로 800회 사이클이 필요한 EV는 얇은 관형 EV 배터리를 가장 잘 사용할 수 있습니다. 사용 가능한 용량 범위는 5시간 속도에서 200Ah ~ 1000Ah입니다.
10. 관형 플레이트 배터리의 중요한 기술적 특징
관형 판형 전지의 가장 중요한 기술적 특징은 정상적인 과정에서 발생하는 흘림 과정 없이 활성 물질을 기대 수명 내내 유지하여 장수명을 위한 토대를 마련하는 능력입니다.
이러한 플레이트를 사용하는 배터리는 전화 교환, 에너지 저장과 같은 부동 충전 조건에서 고정 애플리케이션에서 15-20년의 긴 수명을 갖습니다. 트랙션 배터리와 같은 주기적 작동의 경우 배터리는 사이클당 에너지 출력에 따라 800~1500 사이클을 전달할 수 있습니다. 사이클당 에너지 출력이 낮을수록 수명이 길어집니다.
관형 플레이트는 전해질에 층화 문제가 없는 겔 전해질 밸브 조절 버전의 태양열 응용 분야에 가장 적합합니다. 승인된 물을 주기적으로 보충할 필요가 없고 이러한 전지에서 유해한 가스가 방출되지 않기 때문에 태양열 응용 분야에 매우 적합합니다.
11. 결론
오늘날 사용되는 전기화학적 전원 중에서 납산 배터리는 개별적으로 고려되는 다른 모든 시스템보다 많습니다. 납산 배터리에서는 어디에나 존재하는 자동차 배터리가 팀을 이끌고 있습니다. 다음은 관형 판 산업용 배터리입니다. 자동차 배터리는 33Ah에서 180Ah 범위의 용량을 가지며 모두 모노블록 컨테이너에 있지만 다른 유형은 45Ah에서 수천 Ah의 용량을 갖습니다.
소용량 관형 플레이트 배터리(최대 200Ah)는 단일 용기에 모노블록으로 조립되고 대용량 2v 셀은 직렬 및 병렬 배열로 연결됩니다. 대용량 관형 플레이트 배터리는 전화 교환기, 에너지 저장 시설 등에서 고정 전원으로 사용됩니다. 견인 배터리 에는 자재 취급 트럭, 지게차 트럭, 골프 카트 등과 같은 여러 응용 분야가 있습니다.
