Geleneksel kurşun asit aküler güvenilir enerjinin veya kısmi şarj-deşarj döngülerinin olduğu durumlarda (kısmi şarj durumu veya PSoC olarak da tanımlanır) kısıtlı operasyon yeteneğine sahiptirler. Bu tamamlanmamış kısmi şarj-deşarj döngü durumları günümüzde Lityum aküleri birçok uygulama için tek uygun seçenek olarak bırakmıştır. Bunun en temel sebebi ise kurşun temelli akü tiplerinin (Kurşun asit, VRLA, AGM/Gel) kısmi şarj durumlarında (PSoC) ortaya çıkan sülfatlaşmadan kaynaklı performans ve ömürlerinin düşmesidir. Yani, kurşun temelli akülerden optimum performans ve verimlilik elde etmek için her şarj-deşarj döngüsünde tam şarj doluluk seviyesinin korunmasına ihtiyaç duyulur.
Kurşun Karbon Aküler ve kurşun karbon teknolojileri, geleneksel kurşun asit akü tasarımlarına karbon malzemesinin birkaç farklı uygulama ile entegre edildiği teknolojilerin genel adıdır. Kurşun karbon teknolojisi ile amaçlanan hedef derin döngü ve kısmi şarj kullanım senaryolarında performansı ve döngü sayısını artırmak olduğu için, karbon malzemesinin birincil uygulaması negatif plaka üzerine olur. Günümüzde en genel uygulama tiplerini aşağıdaki gibi özetleyebiliriz:
- 1-Kurşun-Karbon komposit: kurşun ve karbon aktif malzemelerinden oluşturulan alaşım elektrot
- 2-Asimetrik süper kapasitör: iletken bir alt tabaka üzerine karbon uygulaması ile elde edilen tam karbon elektrot
- 3-Çift elektrotlu sistem: kurşun elektrot ile karbon kapasitör elektrotlarının paralel olarak kullanıldığı çift elektrotlu sistem
Mevcut küresel tedarik zincirinde üretim kolaylığı ve daha düşük üretim maliyetinden dolayı akülerde kullanılan en yaygın uygulamayı Kurşun-Karbon komposit olarak düşünebiliriz. Karbon katkısının veya uygulanmasının özellikle kısmi şarj durumlarında (PSoC) akü performansını ve döngü ömrünü artırdığından bahsetmiştik; bu artışın sebebini aşağıdaki gibi özetleyebiliriz:
- Elektronik iletkenlik: Karbon partikülleri elektriksel iletkenliği düşüren veya engelleyen Kurşun-Sülfat (PbSO4) miktarının arttığı durumlarda bile aktif malzemedeki iletkenliği sürdürür. Karbonun yarattığı bu iletken yollar plakalardaki artan dirence rağmen şarj edilmeyi sağlar.
- Kristal büyümesinin kısıtlanması: Karbon Kurşun-Sülfat (PbSO4) kristallerinin sürekli büyümesini önleyerek plaka yüzeyinin düzlem olarak kalmasını sağlar. Bu da şarj karakteristiklerini iyileştirir.
- Kapasitif Katkı: Uygulanan karbon asimetrik bir süper kapasitör gibi davranarak, yüksek oranlarda şarjı tutar ve kendiliğinden deşarj olur iken Kurşun-Sülfat’ı (PbSO4) kurşuna dönüştürür.
Kurşun bazlı akü teknolojileri için ciddi bir ilerleme olan Kurşun Karbon aküler performans-maliyet açısından düşünülünce daha fazla pazar payı kazanması kuvvetle muhtemel. Karbon’un negatif plaka üzerindeki uygulamaları ile özellikle kısmi şarj durumlarında (PSoC) akünün performansı ve ömrü artırmasının yanında, geleneksel kurşun teknolojileri için harcanan bakım maliyetlerinin ciddi şekilde düşürülmesini sağlıyor.
