Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   3 ,  Septem be r   2020 , pp.  1 59 6 ~ 16 0 2   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 3 . pp 1 59 6 - 16 0 2           1596       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Param eters  ob s ervati on of  rest oration c apacit y of in dustrial  lead a cid batter y using hi gh curre nt pulses       N.   S. M.  Ibr ahi m 1 ,  As mar ashi d   P on nir an 2 , R .  A.  Rahm an 3 , M . P. M ar tin 4 ,  A.   Y as si n 5 ,  A . E aham bram 6 ,    M.   H. Azi z 7   1,   2, 4  Facul ty   of E le c tri c al a nd  Ele ct roni c  Eng ineer ing,   Univ ersit i   T un  Hus sein  Onn  Mala ysia ,   Ma la y sia   3   Facul ty   of  Me c hani c al   and  Man ufa ct ur ing  En gin ee ring ,   Univ ersiti  Tun   Hus sein  O nn  Mala ysi a, Ma la ysia   5, 6, 7  Rene wce ll ( M) Sdn Bhd,   B a ndar   Buki t  Ra ja,   Mala ysi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   20 , 20 20   Re vised  A pr   4 ,  20 20   Accepte d  A pr   20 , 20 20       Bat teries  p la y  a n  essential  ro le  on  most   of  th e  e le c trica l   equ ipm ent  and   el e ct ri ca l   engi n e eri ng  too ls.  Ho weve r,   on e  of  t he  dra wba cks  of  le ad   acid   bat t eri es   is  PbS O 4   accum ul at es   on  the  batter y   plates,  which   signifi c ant ly   ca use  d eteri ora tion.  Th ere for e,  t his  study  discus ses  the   d ischa rg e  c apaci ty   per forma n ce  ev al ua ti on   of   the  industri al  le ad   ac id   ba ttery.   T he  se lecti v e   me thod  to   i mpr ove  the  dischar ge  c apa c it y  is  using  high  cur r ent   pulses   me thod .   Thi s   me thod   is   per f orme d   to   r estor e  the  ca pa ci t y  of  l ea d   ac id   bat t eri es  th at   us e  a  m axi mu m  di rec t  cur ren t  (DC)  of  up  to  500  A  produc es  insta nta n eous  he at   from   27°C  to   48°C  to  d issolve  the   PbS O 4   on  the   pl ates .   Thi s  study   uses   an  840   Ah ,   36   V  flood ed   l ea d   a cid  ba tt e rie s   for   a   forkli ft   for   the   ev al u at ion  t est.   Besid es,   t h is  pape r  expl or es  the   b eha vior   of  critical   forma t ion  p arame t ers,  such   a s  the  d ischa rg e  ca p ac i ty   of   th e   c el ls.     From  th e   exp e r im ental   r esult s,   i t   ca n   b e   con cl uded   th at  t he   disch arg e   ca pa ci ty  o f  the  floode d  l ea d  a ci d  ba tt ery   ca n   be  increa se   by   using  high   cur ren t  pu lses  me thod .   The   co mpa ra ti ve  f indi n gs  for  the   over a ll   per ce nt age   of  disch arg e   capac i ty  of   th e  b at t eri es   im prov e d  fro m   68%  to   99%  after     the   r estora t ion c apa c it y.   Ke yw or d s :   Deterio rati on   Discha rg e   capa ci ty   Ele ct ro de s   Lead aci d batt ery   Pb S O 4   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Asm a ras hid   Ponn i ran,   Faculty  of Elec tric al  an d El ect ronic E ng i neeri ng ,   Un i ver sit i T un  Hu s sei n O nn  M al aysia,   86400 Pa rit   Ra ja , J oh or ,   M al aysia,   Emai l:  asmar @u t hm .e du.m y       1.   INTROD U CTION   In  rece nt  yea rs   ha ve   seen   a dvance s  i n  the   pro du ct io n  an d  c onsumpti on  of  s eco ndar y  batte ries  for   var i ou s   i ndus tr ia l  ap plica ti ons.  A   sec ondary  batte r y  or   stora ge   batte r y  i s  a   cel l  or  c ombinati on   of  c el ls  in   wh ic h  the  c he mica l  reacti on s   are  re ve rsible.   The  m a in f unc ti on  o f  th e  batt eries  or  en er gy  stora ge  dev ic e s  is  as   an   al te rn at ive   to  t he  powe r   so urce   [ 1,  2].   Lead   aci d  batte ry  is   the   fi rst  sec onda ry  ba tt ery   t hat  has   been  inv e nted  by  G a ston   Pla nté  in  t he  yea r  1859  [ 3,  4 ].  A   le ad  a ci d  cel l  con sist s  of   t wo  p la te s,   wh ic h  are  a posit ive  plate   that  mad e  of  le a d  a ntim ony  al loy  gr id s   coate d  with  le ad  oxide   (Pb O 2 )  a nd  a  ne gative  plate   that   m ade  of  sp on gy   le a d  ( P b)   [5].   B oth   plate s  are  dippe d  in  the  el ect ro l ytes,  a  s olu ti on   of   s ulf ur ic   aci d  ( H 2 SO 4 )  a nd   water   (H 2 O)   [ 6] .   The   co ncen t rati on   of   t he  el ect r olyt e  dep e nds  on  the  desig n  of   t he   batte r y.   T hes e  reacti ons  betwee n   po sit ive ,  ne gative  plate s  a nd   e le ct ro lytes have   conve rt  the  c hemical   ene rgy  into  el ect rica l  energy  [7] . In   a  un i t   cel l  of  a   le ad   a ci d  batte ry,  t he re  is   the   m ove ment  of  el ect r ons  i n  tw o  physi cal ly  sepa rate d  c hemical   rea ct ion s  that  are   oxidati on  a way  an d  r edu ct io n  reacti on s   [ 8].  D ur i ng  discha r ge,   t he   che mica l  ene rgy  is   co nverte d  i nto   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Parameters  ob servati on  of re stora ti on c apac it y o f i ndus tri al lea d acid   ba tt ery us in g …   ( N. S. M.  Ibr ah i m )   1597   el ect rical   energy  a nd  will   supp li es   el ect rici ty  to   t he  l oad  [ 9].  In  c hargin g  pr ocess,  the   plate s  abs orb   el e ct rici ty   from  the  DC  powe r  s upply   t o  conve rt  to  che mica l  energy.  Fu rt hermo re,  t he  nomi nal  cel l  vo lt age  for  one  cel l  le ad  aci d  batte ry  is  2.0   V   a nd  open - ci rc uit  volt ages  t hat  are   the  vo lt a ges  unde r  a   no - l oa d  conditi on  are   2.1  V.   The  operati ng   volt age  betw een  1.8  V  an d  2.0  V   an d  i s  com monl y  1.7 5  V  on  moderate  a nd  lo w - dr ai n  discha rg e s.  O n  charge  sta te ,  the  volt age  ma y  va ry   from  2.3  V  up   t o  2.8  V  with  a  pro pe r  cha rg i ng   [10].  Th e   le ad  aci d  batte ry   c onsist s  of   mu lt iple  unit   cel ls  in  pa rall el   or   in  se ries  or   bo t h  to  achie ve  the  desire d  powe r   and volt age  rat ing   [ 11].     The  mai n  co nc ern   of   t he  le ad  aci d  batte r y  is  le ad  su lfat e  (PbS O 4 )  that  at ta ch  to  the  plate s   durin g  the   discha rg i ng   process  [ 12,  13].  The  P bSO 4   con sist s  of   tw o  diff e re nt  typ es ,  soft  and   ha rd.  Soft  or   a mor phou s   Pb S O 4   is  a n  ac ti ve  mate rial ,  t he  siz e  is  s mal le r  an d  c onduc ti ve  w her eas   ha rd   PbSO 4   is  inact ive  m at erial   and   the  siz e  is  bi gger .  T heoreti cal ly,  the  P bSO 4   absor bs   the  chargin g  powe r  w he n  the  ba tt ery   is  cha r ge d  an d  trans forms   it   i nto  a  li quid   c omp ound,   H 2 SO 4   [ 14].  I n  pract ic e,  ho wev e r,  ha rd  P bSO 4   doe s  not  dilute  bac k  i nto   the  el ect ro lyte  so luti on  f or   H 2 SO 4   but  re main  at ta ched   t o  the  plate s.  Natu rall y,   the  de posit ion   of  ha rd   Pb S O 4   on the  surface   of the  plate s  durin g discha rg i ng acti viti es wo uld  a ff ect   batte ry p e rformance .    As  the  discha r ged   proces s  c on ti nues ,  the  i nter nal  resist a nce  of  cel l  inc reases  a nd   t he   cond uctive   su r face  a rea  of  the  plate s  bec om es  small er  due  to   the  form at ion   of   PbSO 4 .  As   a   re su lt ,  t he  hard  P bSO 4   on  the   batte ry  posit iv e  an d  ne gative   plate s  c ontrib utes  to   the   cap aci ty  loss .  It  c auses  t he  batte ry  has   le ss  a bi li ty  to   deliver   the  dis charge  c urre nt  to  t he  loa d  [ 15,  16] .  I n  ad di ti on ,  t he  l ow  c apacit y  le a d  a ci d  batte ries   w il l  be  go i ng   t hro ugh  the  rec ycling  proces s.  Lea d  a ci d  batte ries  ge ner al ly  c onsist   of   four   pa rts  w hich  a re  el ect r oly te ,   al loy   an d  le a d  al loy,  le ad  paste  an d  org anic  an d  plast ic   mate rial s  con ta ini ng   man y  to xic,  da ng erous,  flamma ble  an d  pro duce  e xp l osi ve  s ub sta nce s  th at   create   pote ntial   sour ce s  of  ris k.  The r efore,  t he  proc ess  of  recy cl in g  t he  l ead  aci d  batte r ie s  will   pro du ce  hi gh  car bon  di ox i de  (CO 2 )   that  wil  co ntr ibu te s  t o  t he  gl ob al   warmi ng.  T hus ,  to  prol ong  t he   li fesp a n  of  th e  le ad  aci d  batte ry  is  an   im por ta nt  issue   f or  minimi zi ng  rec ycling  le ad  aci d batt er ie s.   Ov e r  th e  ye ars ,  nume r ou s   stud ie s  ha ve  be en  c onduct ed  t o  im pro ve  the   perf ormance   of   le a d  aci d  batte ries,  i nten ding  to   inc reas e  the  numb e r  of  li fe  c ycles  a nd  le sse n  the   s ulfati on  ph ys ic al   proces ses  [17].  T he   con ve ntion al   s olu ti on   is  to   a dd  a dd it ives   s uch  as   ca rbo n  pow der,  ca rbo n  na no t ubes,   ti ta niu m   dioxide ,  glas s   fibr e s,  sil ic on  dioxide,   al umi niu m   oxide   an d  boric  aci d  [ 18 - 20].  H oweve r,   t he  dr a wb ac k  of   t hese  methods  i s   la bor - inte ns ive ,  w hich  nee di ng  a  la r ge  numb e r   of  wor kfor ces   to  ha nd l e  the  process.   Othe r  tha n  t ha t,  the   app li cat io n  of  low  c urren t  a nd  hi gh   c urre nt  pu lse s  meth od  to  resto re  the  c apacit y  of   the  l ead  aci d  batte r ie s  is   al so   possible   [ 21,  22] .  H ow e ver,  both   met hods  ha ve  t heir   merit   a nd  dem erit .  T her e f or e ,   this   stu dy  t o  obser ve   performa nce   c har act erist ic   be tween   with out  and  with  t he  a pp li cat io n  of  hi gh  cu rr e nt  pulse s  to   re duce  t he  s oft   and   hard  P bSO 4   on  the  plate s.  The  high  c urren t  pu lse s  pro duce  instant aneous  heat  to   force  the  el ec tro ns   to   move  from o ne  p la te  to a nothe r  a nd cause  the  ch emic al   reacti on  t o occu r.   This  stu dy  pre sents  the  disc ha rg e  ca pacit y  pe rformance  e va luati on   of  the  industrial   le ad  aci d  batte r y  us in g  hi gh  cu rrent  pulse s  to  e nh a nce  the  pe r forma nce  of  ba tt eries.  Theref ore,  this  pap e r  be gin s  by  desc ri bing   the  co nf i gurati on   of  le ad  aci d  batte ries  an d  t he  f ormat io n  of  the  P bSO 4   duri ng   discha r gin g.  T hen,  the  pap e r   exp la ine d  t he  con ce pt  a nd  proces s  of  restor i ng   ca pacit y  of  le ad  aci d  batte ries  us i ng   high  c urre nt  pu lse s   method.   F or   t he   ex per ime ntal  res ults,  the  36   V,   840  A h  floode d  le ad   aci d  batte ries  to  r un  the  mo t or   i n  the   fork li ft  wer e  use d.   T his  pap e r   then  e mphasiz es  on  the  e xp e r iment  be fore  a nd   a fter  a ppli cat ion   of  high  c urren t  pu lse s   meth od   for  im portant  par a mete rs  s uc h  as  disch ar ge  capaci ty.  F r om  the  c omparis on,  it   s hows  t ha t  the  us es  of h i gh c urre nt pulses ca n  inc rease t he discha rg e  cap a ci ty of th e  lead  acid  batte ries.       2.   REALIZ ATI ON OF  HIGH  CURRENT  P ULSES  MET HOD IN  R E S TORI NG C A PACIT Y OF  LE AD   A CID  BATT ERIES   The   hi gh  c urre nt  pu lse s   met hod   is  im p le me nted   to   r est or e   the   capaci ty   of   th e  le a d  aci d  batte r y  in  order  t o  e nhan ce  the   perform ance   of  t he   bat te ry .   T his  i nve nted   met hod  us ed  hi gh  c urren t   pulse s   that   pr oduce s  instanta ne ous  heat  to  disso l ve s  the  P bSO 4   i n  the  batte ries  [21] .  T he  gen e rated  heat  in  t he   batte ries  ca use s  the  rise  of  cel l  te mp e ratur e .  Th e  te mp e ratu re  is  directl y  pro portio nal  to   th e  ki netic   ene rgy  of  the   par ti cl es  ( 1) .  | The  inc reasin g   of  the   ki netic   energ y  of  t he  P bSO 4   pa rtic le s  will   forc e  an d  ca us e   the  moveme nt  o f   th e   el ect ro ns.  T hu s,  the  re ver se   c hemical   reacti on  will   occ ur  in  wh ic h  the   ha rd   PbSO 4   t hat  at ta ched   to   the   plate s  will  b e c onve rted back  to  t he e le ct ro lyte s olut ion   [12] .      RT E k 2 3 =   ( 1 )       E:Ave rag e  k i ne ti c energy   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    1 59 6   –   16 0 2   1598   R: 8. 31 4  J/ m ol     K   T:Te mp e ratu re     2.1.   El ectric al  princi ple t o g enera te h i gh  c urrent  pu lse s   The  hi gh   c urr ent  w hich  is  injec te d  in  the   batte ries  caus es  the  cel l  temp e ratur e  t o  increase   [23 ] .    The  te m pe ratu re  is  t hen  co nt ro ll ed   with   a  c on t ro ll er   that  r equ i res  batte ry  an d  tr ans form er  f ee d bac k  s uc h  as   cel l  te mp erat ure,   cel l   vo lt a ge ,   batte r y  volt ag e   an d  the   tra nsfo rme r  te m perat ur e .  Fi gure  1  sho ws   a  c ontr olled     3 - phase  recti fier  c onve rter  usi ng  th yr ist or   to  produce   D C  volt age  for  the  re storatio n  capaci ty   pr oc ess  o f     the  batte ries.  T he  co ntr oller  proces ses   the  outp ut  from  t he  batte ry   a nd  tra ns f ormer  t o  pr oduce  a  pro per  fir ing  ang le   t o  the  th yr ist or.  A n  ap pro pr ia te   s witc hi ng   sc heme   (f i r ing   a ng le )   is  impleme nted  t o  con t ro l  th e  th yr ist or   [24] .  T hus,   the   resto rati on  ca pacit y  of  le ad   aci d  batte ries  usi ng  hi gh  cu rr e nt  pulse s   will   increase   the   spe ed  of   chargin g  a nd   avo i d  the  inc r easi ng   of   te m per at ur e  c onsta ntly  [ 25 ,  26] .  The  high  cu rr e nt  pulse s  method     will   exten d  t he   li fe  cycle   of  the   batte ries   com pa red  to   the  c onve ntion al   te c hniq ue   that  us es   c on sta nt     current  [ 27 - 29] .        TH Y R I S TO R B A TTE R Y C O N TR O LLE R 3 - P ha s e    T r a ns f om e r 3 - P ha s e   A C  S ou r c e H i gh c ur r e nt   pul s e s     Figure  1 .  C ontr olled  3 - phase  r ect ifie r  co nvert er   f or  high c urr ent pulses  ge ne rator ( batte r y d esulfato r)       3.   EXPERI MEN TAL SET   UP   In   t his  ex per i ment,   th e  flo oded  le a d  aci d  batte ry   us e d  is   to  r un   t he  en gi ne  on   the  for kl ift  and   hav e   been  ke pt   i n  uncha r ged  co nd it ion   f or  m or e   than  7   m on t hs .   D ur i ng  the  l oa d  te st,  t he  bat te ry   only  la sts   for  3   hours  27  mi nute s  after  c ha rg i ng   for  12   hours.  T he  s pe ci ficat ion s  o f   the  flo oded  l ead  aci d  batte ries  as   ta bu la te d  i n  Ta ble  1.   I n  the  re storatio n  ca pac it y  process ,  the   ref e ren ce  cel l  is  on e  of   t he  ba tt eries  that  ha ve  the   lowest  volt age   valu e.  T he   fe edb ac k  f rom  t he  ref e ren ce   c el l  is  set   as  th e  pa rameters   t o  determi ne  t he   hi gh  current   pulse s  t o  be  i nject ed  i nto  the b at te rie s.  Fi gure 2  sho ws  t he  c onnect ion  of  t he  batte ry  des ulfat or  a nd  the   le ad  aci d  batte ries.  The  posit ive  an d  ne gative  pro be s  of   t he  batte r y  de s ulfato r  are   c onnected  to  t he  posit ive   and  neg at i ve  t erminals   of  th e   series   le ad   a ci d  batte ries.   The   cel l  volt a ge  sens or  a nd  te mp erat ur e   se ns or   are   connecte d  t o  the  batte ry  re fer e nce  a nd  pro vid e   fee dba ck  f or  the   pr ocessin g  of   hi gh  cu rr e nt  pulse s .     The  g e ne ral  process  of   re sto r ing   the  ca pacit y  of  le ad  aci d  batte ry   us in g  hi g h  c urren t  pu l ses  meth od   is  sh ow n  in Figu re  3 .  C r it ic al  p aramete rs  s uch as  disc harge ca pacit y are  ob se r ved f r om  t he  e xp e ri ment.       Table  1 . T he  s pecifica ti ons  of the  b at te r y us ed fo r  this  exp eriment   Typ e   Flo o d ed  lead acid    Bran d   1 2 PZB9 0 0   No m in al  capacity   8 4 0  Ah   Disch arge r at e   5  H  @  6 H   No m in al vo ltag e   36   V   Cell v o ltag e   2  V     Maximu m  Voltag e : 2.2  V     Minimum  Voltag e : 1.8  V   Nu m b er  o f  cells   1 8  un its   Dep th  of Disch arg e ( DO D)   8 0 %  -   60%       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Parameters  ob servati on  of re stora ti on c apac it y o f i ndus tri al lea d acid   ba tt ery us in g …   ( N. S. M.  Ibr ah i m )   1599   P os i t i ve  w i r e   N e ga t i ve  w i r e S e ns or  w i re F e e dba c k  s i gna l BA T T E RY   D E S U L F A T O R CE L L  V O L T A G E   S E N S O R CE L L  T E M P E RA T U RE   S E N S O R # 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 # 10 # 11 # 12 # 13 # 14 # 15 # 16 # 17 # 18 S p e c i fi c at i on  o f  Bat te r y  N om i na l  Ca pa c i t y :  840  Ah N om i na l  V ol t a ge :  36  V Ce l l  V ol t a ge :  2  V N um be r of Ce l l s :  18  uni t s CU RRE N T T RA N S F O RM E R  T E M P E RA T U RE     Figure  2.  The  c onnecti on  of th e  batte r y desu l fator , cell   vo lt a ge  se nsor  and t empe rature se nsor  to  t he  le a d ac id  batte ry.        S t a r t P r e - c h a r g i n g C e l l   v o l t a g e   r e a c h e s 2 . 0  V  S t a r t   r e s t o r a t i o n   c a p a c i t y   p r o c e s s NO I n j e c t   h i g h   c u r r e n t   p u l s e s   ( 1 0 0   A  –   4 0 0   A ) C e l l   v o l t a g e   r e a c h e s   2 . 3  –   2 . 8  V Y E S C a p a c i t y / L o a d   t e s t ( D a t a   o b t a i n e d :  d i s c h a r g e   c a p a c i t y ,  c e l l   v o l t a g e ,  b a t t e r y   v o l t a g e ) E n d NO Y E S     Figure  3 .  G e ne ral   proce ss tak en  to   rest or e  th e capacit y   of   le ad  aci d batt erie s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    1 59 6   –   16 0 2   1600   Figure   4  s how s  t he  batte r y  de su lfat or  that  is  con st ru ct e d  by   c onnecti ng  two  par ts.  T he   first  par t  is   from  the  gr i d  to  filt er  an d  ste p  do wn   from  415  V  to  105  V   by   tra nsfo rme r.   F or   sec ond  par t  is  the  c onver te r s   will  p r oduce   hi gh curre nt  pu ls es  an d  it s c on t r ol by   t hyristo r   [30] .       F IL T E R   BA T T E RY CO N T RO L L E R 3 - P h a s e   A C   S o u r c e 4 1 5   V  5 0   Hz 3 - P h a se     Tr a n s f o m e r 4 1 5 / 1 0 5   V T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T 7 T 8 T 9 T 10 T 11 T 12 C e l l   t e m p e r a t u r e B a t t e r y   v o l t a g e C e l l   v o l t a g e C u r r e n t Tr a n s f o m e r   t e m p e r a t u r e T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 , T 7 , T 8 , T 9 , T 10 , T 11 , T 12 N o m i n a l   V o l t a g e :  3 6   V C e l l   V o l t a g e :  2  V No .  C e l l :  1 8   u n i t F i r s t  par t S e c ond  pa r t     Figure  4 .  Bat te ry  des ulfat or   f or r est or at io n  c apacit y of l ead  aci d  batte ries       4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   The  hard  P bSO 4   accu mu la te d  on  t he  plate s  durin g  discha r ge  ca n  be   a  sig nificant   pro blem  in  the   le a d  aci d  batte ries.   This  pro blem  resu lt s  i n  a   de gr a datio n   of  th e  capaci ty   o f  t he  le a d  aci d  ba tt eries  an d  le ads  t o  reducti on  i n  th e  li fe  c ycle  of  the  batte ries.  T he  ca pacit y  of   the  le ad   aci d  ba tt eries   can   be   increa sed   by   us in g  the  hi gh  cu rr e nt  pulse s.   The   instanta neous   heat  produce d  durin g  the   r est or at io n  pro cess  will   al lo w  the   rev e rsible   che mica l  reacti on   occ urre d  to   br ea k  the   hard  PbSO 4   int o  the   el ect r oly t e.  In  this   st udy ,  t he   exp e rime nt  is  cond ucted  t o  c ompare   the  di scharge  ca paci ty  of  th e  fl oode d  le ad   aci d  ba tt eri es  withou t  and  with the  use  of   high c urre nt  pulse s .   In  gen e ral,   the   capaci t y  of  a   batte ry  is   the   a moun t   of   avail able  c harge   un der  s pecified   c onditi ons  of  discha rg e ,  e xp resse d  i n  a mpe re - h ou rs  ( Ah) .  Re fe rr i ng  to   Figure   5 ,  t he  discha rg e   ca pa ci ty  meas ured   durin g  the  capaci ty  te st  sh ows  the  i mpro veme nt  of  the  disc ha rg e   capaci ty  of  le a d  aci d  batte ries.  The  plate s  th at   cl ear  from  P bSO 4   will  pr ovide  a  hi gh e r  a bili ty  to  dr a w  l ar ge  c urren t ,   t hus  will   increase  t he  di scharge  ca paci ty  of  the  cel ls . T he  l arg e r discha rg e  capaci ty  w il l b e res ulti ng  i n  a  long   ti me  of  di scharge  of the  batte ries.   Ce ll   numb e r  #2  s how s  t he  mo st  sig nifica nt   diff e re nce ,   with  30%  of  discha rg e   ca pa ci ty  bet ween   befor e   an d  a fter  the  resto rati on  ca pacit y   pro cess  occ urre d.   Eve n  th ough  c el l  nu m be r  #2  has  the   lo west  valu e   of   discha r ge  c apacit y  with  60%,  bu t  a fter  t he  rest or at io n  capaci ty ,  t he  di scharge  capa c it y  can  be  e nh anced   un ti l  90 % .  It  i s  pr ov e n  t hat  t he  resto ra ti on  capaci ty  us i ng  hi gh  c u r ren t  pulse s  ca n  brea k  t he  P bSO 4   on  both   plate s.  Furthe r more,   cel l  numb e r  #18  s ho ws   no   cha nges   bet wee n  be fore  a nd  a fter   w it h  100%   be ca us e   cel l   numb e r  #18  ha s  bee n  re place d  with  a  ne w  c el l  bef ore  unde rgoin g  the  rest or i ng   ca pacit y  process .  The  a ver a ge  discha rg e   ca pa ci ty  f or  befo re  a nd  a fter   the  process   of  resto rati on  capaci ty   is  69. 61%  a nd  92. 67%,  resp ect ivel y.   The   impleme nt at ion   of  high  current   pulse s   method   can   overcome  t he  det erior at io n  of   ba tt eries  due   to  PbSO 4 .  Th e  total   discha rg e   capaci ty  of   t he   batte ries  afte r  goin g  th r ough  the  resto rati on  cap aci ty   pr oc ess  is   834  A h  wh il e   be f or e   is   57 3  A h.  T he   re sul ts  from   t his  exp e rime nt,  t he   ove rall   per c entage   of  discharge   capaci ty  of the  batte ries im pro ved f rom  68%  to 99%  after  th e resto rat io n  ca pacit y process .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Parameters  ob servati on  of re stora ti on c apac it y o f i ndus tri al lea d acid   ba tt ery us in g …   ( N. S. M.  Ibr ah i m )   1601       Figure  5 .  Grap h  c omparis on  of the  discha r ge   capaci ty  of le ad  aci d batt erie s b e fore a nd af te r  rest or at io n  capaci ty   proce ss       5.   CONCL US I O N   This  pa per  pre sents  t he  resto rati on  ca pacit y  of  t he  i ndus tr ia l  le ad  aci d  ba tt eries  us i ng  high  c urre nt  pu lse s .  The  res torati on  capaci ty  of   t he  84 0  Ah,  36  V  flo oded  le a d  aci d  batte ries  has  be en  su cc essf ul   in  this  study.   The   de gradati on  of  the   le ad  aci d  batte ries  due  t o  the   existe nce  of  th e  le ad  s ulfate  ( Pb S O 4 )   at ta ch  to  the  plate s  can   be  s olv e d  us in g  hi gh  c urren t  puls es  meth od.   Th e  hi gh  cu rr e nt  pu lse s   produce   instanta ne ou s   heat  to   conve rt  the  PbSO 4  into   the   a ct ive  el ect ro lyt e  an d  ca us e  t he   chemical   rea ct ion   to   oc cu r.  The   de velo pme nt  of  the  high  c urre nt  pulse s   meth od   has  giv e n  man y   be ne fits  to  the  industr ie s.  On e  of   t he   adv a ntage s   is  this  method   can   im pro ve  th e  perf ormance   in   te r ms  of  it s  disch arg e   ca pacit y.   The  disc harge   capaci ty  of  t he   le ad  aci d  batte ries  can  be  im pro ve d  by  up  t o  31%.   F rom  the   fi nd i ngs  disc us s ed,   t he  r est orat ion   c a pacit y   of   le ad   aci d  batte ries   usi ng  h i gh  cu rr e nt  pulse s  ca n  prol ong  t he  ti me   of  disc ha rg e   f r om  3   hours 27 min utes   to 5  hours.   It   can  also e xte nd the life  cy cl e an d  e nh a nces  the life s pa n o f  the  b at te ries.       ACKN OWLE DGE MENTS   The  a uthor s  w ou l d  li ke  t o  e xpress   their   grat it ud e  to   the  U niv e rsiti   Tu n  Hu s sei n  O nn  M al aysia  a nd  Re new cel l  ( M)   Sdn.  B hd.  T hi s  resea rch   is  f unde d  under  M T UN   G ran t  (Vot  N o.   K 118)   a nd  I ndust rial   Gr a nt  (Vot No.   M 00 6).       REFERE NCE S   [1]   A.  Qurthobi,  A.   B.   K.  Pa mbudi,  D.  Dar ma wan ,   and  R.   F.  Iska ndar ,   “Corr elat i on  bet we en  ba ttery  voltage  und er  loa ded  condi t ion   and  estima te d  s ta t e  of  ch arg e  at  val ve - r egulate d   le ad   acid  ba tt er y  on  discha rg e  con dit ion   using   open  ci rcu it  vol ta ge   m et hod, ”   I nte rnational   Jou rnal  of   Powe r   El e ct ronics   and   Dr iv e   Syst ems  (IJ PE DS) ,   vo l.  9,     no.   1 ,   pp .   357 – 3 64,   2018 .   [2]   A.  Rahi ghi ,   S.  M.  H.  Seyed  Ka shani,   and   B.   Sa khae e ,   “De v el op ing  a  ba ttery  mo nit oring  sys tem  software   in   ma t l ab   simul ink   env iro nme nt   using   ka l ma n   filter , ”   Int e rnational   Journ al  o f  Appl i ed   Po wer  Eng ine ering   (IJ APE) ,   vol .   8 ,   no.   1 ,   p p . 1 - 10 ,   2019.   [3]   P.  Breeze, “L arg e - Scale  B at t eri es , ”  Powe r S yst. Energy  Storage   Technol og ie s ,  Ac ade m ic   Press ,   pp .   33 – 45 ,   2018 .   [4]   N.  A.  Roh ma n ,   N.  F.  A.   Rah man,  and   M.   A.  A .   M.  Zainuri ,   “Ch ara c te rist ic s  of   l ea d - a ci d   and   nickel  me t al  hydrid e   bat t eri es  in  unin t err upti b le   power   supply  oper at io n, ”  In te rnationa l   Journal  of   Pow er  Elec troni cs  a nd  Dr iv e  S yste m s   (IJ PE DS) ,   vol .   1 0,   n o .   3 ,   p p .   152 0 - 1528 ,   2019 .   [5]   P.  Ruet sch i,  “A ging  m ec h ani sm s  and  serv ice  life  of   l ea d - a ci d   bat t eri es, ”  J.  P ower  Source s ,   vol.   127 ,   no.   1,     pp.   33 – 44 ,   2004 .   [6]   U  S.   Depa r tm en t  of   Ene rgy   D o e  handboo k   pri mer  on   le ad - a cid  storage   bat te r ie s ,   U  S.   D epa rt me nt   o f   En erg y ,     0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 0 0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 # 1 0 # 1 1 # 1 2 # 1 3 # 1 4 # 1 5 # 1 6 # 1 7 # 1 8 Disch arge  Cap acity   (%) Cell  Nu m b er Ty p e:  Flo o d ed  lead acid  No m in al  capacity :  8 4 0   Ah Disch arge  rate :  5  H  @   6  H No m in al  v o ltag e :  3 6    V Cell  v o ltag e :  2  V Bef o r e des u lfation  pro cess Af ter  d e s u lf atio n   p r o c ess Av er ag e  befo re  d e s u lf atio n   p r o c ess Av er ag e  af t er  d esu lfa tio n  pro cess 9 2 .67   6 9 .61   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    1 59 6   –   16 0 2   1602   p.   54 ,   1995 .   [7]   D.  G. Enos,  Lea d - aci d  ba tt eri es  for me dium -   and   large - scal e ene r gy  storage ,   E lse vie r Ltd . ,   2015.   [8]   D.  A.  J.   Rand   an d  P.  T .   Mos eley,  Ene rgy   Storage   wit h  Lead - Ac id   Bat te ri es ,  El sev i er  B. V . ,   2014.   [9]   D.  Selva bh arath i  and   N.  Murug ana nth am ,   “B at t ery   he al th   and   p erf orma n ce  mon it oring   sys te m:  A  cl oser   look  at  stat e   of  h ealth   (SoH )  assess me nt   methods  of  a   lead - a ci d   batter y , ”   I nd on e sia n   J ou r nal   of  Ele ct ric al  En gin eeri ng   an d  C ompu te r  S c ie nce (IJEEC S) ,   vol. 18 ,   no.   1,   pp.   261 – 267 ,   20 19.   [10]   B.   Visw ana th an,  Batterie s .   2017.   [11]   S.  T. Re v anka r ,   Chapte r Si x  -   Ch emic al   Ene rg y  S torage ,   El sevi er Inc. ,   2019.   [12]   B.   Zha ng ,   J.   Z hong,   W .   L i,   Z .   Dai ,   B.   Zha n g,   and  Z.   Ch en g,   “ Tra nsform ation  of  in ert   Pb SO 4   deposit   on    th e  n egative  e lectr ode   of   a   l ea d - ac id   ba tt ery   in t o  it s   a ct iv e  st ate, ”   Journal   of   Powe r  Sourc es ,   vol .   195 ,   no .   1 3,     pp.   4338 – 4343 ,   2010.   [13]   M.  H.   Kim ,   B .   G.  Choi ,   and   H.   M.   Cho,   “ Te ch nology  and   Tre n d  of  h igh   fre qu e ncy  b at t ery   cha r ger   for   l ea d - ac id   b at t ery , ”   Int .   J.  Me ch. E ng .   Te ch nol. ,   vol .   10 ,   no .   03,   pp .   622 – 628 ,   2019.   [14]   G.  J.  May,   A.  D avi dson,  and  B .   Monahov,   “Lea d   bat t eri es  for  u ti l it y  en erg y  storag e:   A  rev i ew, ”  J.   Ene rgy  Storage ,  vol.   15 ,   pp .   145 – 157,   2018 .   [15]   H.  A.   C at her ino,  F.   F.   Fere s ,   and   F.   Tr ini dad ,   “S ulfa ti on   in   lead - ac id   b at t eri es , ”   J .   Powe r   Source s ,   vo l.  129 ,   no.   1   SP EC.   ISS . ,   pp .   113 – 120,   2004 .   [16]   H.  Kar am i   and   R.   As adi,   “Reco ver y  of   disc ard e d  sulfa te d   l ea d - a ci d   batter i es, ”   J.  Pow er  Source s ,   vol .   191 ,   no.   1,   pp.   165 – 175 ,   20 09.   [ 17]   M.  G.  Insinga,   S.  Pis ana ,   R .   L .   Olive ri ,   C.   Sun seri,   and   R.   Ing uant a ,   “ Perfor m anc e  of  lead - a cid  bat t eri es  with   nanostruc tur ed  e le c trode s a t   diff e ren t   temper at ure , ”   IEEE   4th   Int .   Forum  Re s.   Te c hnol.  Soc .   Ind .   R TSI  2018  -   Proc . ,  pp.   1 – 4 ,   2018 .   [18]   P.  Ba ča,  P .   Křiv í k,   P.   Tošer ,   and   S.  Vac u lí k ,   “Ne gat iv e  lead - acid   bat t ery   elec trod e s  doped   with   gl a ss   fibre s,”   In t.  J .   El e ct roche m .   Sc i . ,   vol. 10, no. 3,  pp.   2206 – 2219 ,   2015.   [19]   N.  Sugumara n ,   P.  Eve ri ll,  S.  W.   Sw ogger ,   a nd  D.  P.  Dube y,   “ Le ad   acid  b at t ery   per f or mance   an d  cy cl e   l ife  inc re ase d  throug h  addi t ion  of  dis cre t e  c arb on  nan otube s  to  both   e le c trode s, ”  Jour nal  of  Pow er  So urce s ,   vol .   279,   pp.   281 – 293 ,   20 15.   [20]   Z.   Wu,  Y.   Li u ,   C.   Deng ,   H.   Zh a o,   R.   Zh ao,  and   H.  Chen ,   “T he   c rit ical   rol e  of   bo ric   ac id   as   elec t r olyt e   additive  on  the   el e ct ro che m i ca l   per for ma nc e of  lead - a ci d  b att ery , ”   J .   Ene rgy   S torage ,   vo l. 27,   pp.   1 - 7,   2020 .   [21]   A.  Kozwa ,   S.   Mi nam i ,   S.   J.   Hou,   I.   Mi zum oto ,   M.   Yos hio,  and   J.   C.   Nard i,  “ B asic  under st andi ng   o f  th e  low  cur r ent   cha rge   and   high   cur re nt   ch arg e   f or  lead - a ci d  b att eri es , ”  vo l. 2, no .   1 ,   pp .   577 – 578 ,   2004 .   [22]   Y.  Zh ang,  S.   Ho u,   S.   Min am i ,   a nd  A.   Koza wa ,   “A  high   cu rre nt   pulse  ac t iva to r  f or  th e  pro longat ion  of   L ea d - ac id   bat t eri es, ”  2008   IEE E   Ve h .   Power   Propuls.   Conf .   VP PC   2008 ,   pp.   3 – 6,   200 8.   [23]   T.   K.  Ch eung,   K.  W.   E.   Ch eng ,   H.  L .   Chan ,   Y.   L.   Ho,  H.  S .   C hung,   and  K.  P.  Ta i ,   “Ma int en an ce   t ec hniqu es  fo r   rec har g ea b le   b atter y  using  puls e  cha rging , ”  2006   2nd  Inte rnationa l  Confe ren ce   on   Powe r  Elec troni cs  Syste ms   and  Appl ic a ti ons   ( IC PE SA ) ,   pp .   205 – 208,   2006 .   [24]   J.  Polle f li e t,  Thy ristor s ,  Aca demi c  Press ,   2018 .   [25]   A.  C.   C.   Hua  an d  B.   Z .   W .   Syue ,   “Charge  and  di scha rge   cha ra cte risti cs  of  l ea d - acid  batter y  and  L i FePO 4  bat te ry , ”   2010  Int. P ow er  El e ct ron.   Conf.  -   ECCE A sia   - ,   I PE C  2010 ,   no .   9 5,   pp .   1478 – 148 3,   2010 .   [26]   Y.  Guo   and   C.   Z hang,  “Study   on   the  fast   ch arg ing   m et hod   of   lead - ac id   ba ttery  wi th   neg at iv e   pulse   d ischa rge , ”   2011   4th  Int .   Con f. P o wer  Elec tron .   Sy st.  App l. P ES A  2 011 ,   2011 .   [27]   A.  J.  Prat am a   an d  H.  Firdaus,   “ T he  eff ec t   of  usin g  vol ta g e  puls es  as  desulfator  on  the   r ec over y   of  l ea d  ac id   batter y   ca pa ci ty   (in   Bah asa ) , ”   J .   Al - AZHAR  Indon es.   S E RI  SAINS   DAN  Teknol . ,   vo l. 2, n o.   4 ,   p p .   224 - 22 8 ,   2015 .   [28]   M.  Jam es,   J.   Gr umm ett,   M.   Rowan,   and  J.   New ma n,   “Appl ic a tion  of  pu lse  cha r ging  t ec hniqu es  to  submar ine  lea d - ac id   batter ie s, ”  J .   Pow er  Source s ,   vol. 162, no. 2 S PEC.  ISS . ,   pp .   878 – 883,   2006 .   [29]   M.  A.   N.   Kasira n,   A.   Ponniran ,   M.  H.   Yatim,   a nd  J.   I.  Itoh ,   “ E val ua ti on   of  h ig h  power   densit y   a chi ev em en t   of   opti mum  4 - le v el  c apaci tor - clamp ed  DC - DC   boost  conve r te r   with   passive  lossless  snubber  ci rcu it  by  using   Pare to - Front  method, ”   I ET  Powe r  El e ct r on. ,   vol. 13, no.  1,   pp .   40 – 49 ,   20 20.   [30]   T.  Kaji w ara,  H .   As ou,   T.  Saku gawa ,   and   H.   A kiya m a,  “A   stu dy  on   c apa c it or   ch arg er   using   var ia b le  fre qu en cy  inve rt er  as  a   hi gh  rep e ti t ive  pu lsed  power   mod ula tor , ”   Proc .   2 014  IEEE  In t.  Powe r  Modul .   High  Volt.   Conf .   IPM HVC  2014 ,   pp.   636 – 639 ,   20 15.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.