تحليل شامل لتصنيع ألواح بطاريات الرصاص الحمضية: من سبائك الرصاص إلى الألواح الخضراء

بطاريات حمض الرصاص، باعتبارها واحدة من أكثر تقنيات تخزين الطاقة الكهروكيميائية ناضجة ، تعتمد بشكل كبير على جودة لوحات البطارية الخاصة بهم. يدمج تصنيع لوحات البطارية العمليات الدقيقة من علم المعادن والكيمياء وعلوم المواد. تتدفق هذه المقالة في عملية الإنتاج الكاملة للألواح الخضراء (اللوحات غير المعروفة) ، من المواد الخام إلى التشكيل النهائي ، والتي تكشف عن الحكمة الصناعية الحديثة وراء هذه التكنولوجيا التقليدية.

1. تحضير المواد الخام: تنقية المعادن من الرصاص العالي النقاء

1. ذوبان السبل الرصاص

نستخدم سبائك الرصاص الكهربائي مع نقاء قدره 99.999 ٪ ، والذين يتم ذوبانه في الرصاص السائل في فرن ذوبان الرصاص عند 450-500 درجة مئوية. لتعزيز القوة الميكانيكية ، تتم إضافة عناصر صناعة السبائك بالتناسب:

اللوحات الإيجابية: تتم إضافة 0.3 ٪ -1.2 ٪ أنتيمون (SB) لتعزيز مقاومة التآكل ؛

اللوحات السلبية: يتم استخدام سبيكة الكالسيوم الرصاص (0.08 ٪ -0.12 ٪ CA) لتقليل خطر تطور الهيدروجين.

2. تحضير مسحوق الرصاص (توليد أكسيد الرصاص)

يتم تنقيح الرصاص المنصهر في جزيئات الرصاص بحجم ميكرومتر من خلال آلة مسحوق الرصاص (باستخدام طريقة بارتون أو طريقة طحن الكرة). تتفاعل هذه الجسيمات مع الهواء في غرفة الأكسدة لتشكيل أكسيد الرصاص المسامي (PBO):

2PB + O₂ → 2PBO

يحتوي مسحوق الرصاص على حجم جسيمات يتم التحكم فيه عند 2-5μm ومساحة سطح محددة من 0.8-1.5 متر مربع/جم ، مما يضمن تفاعلًا مرتفعًا للتفاعلات اللاحقة.

الثاني. تحضير اللصق: الناقل الأساسي للمواد النشطة الكهروكيميائية

1. حليب الخلط

يتم خلط مسحوق أكسيد الرصاص ، الماء منزوع الأيونات ، حمض الكبريتيك (الكثافة 1.40 جم/سم) ، والإضافات الليفية (مثل اللجنين) بالتناسب في خلاط المعجون:

عجينة الصفيحة الإيجابية: مسحوق الرصاص: حمض الكبريتيك: الماء ≈ 100: 8: 12 ، ويشكل إطارًا PBO pbo pbour · pbso₄ ؛

معجون الصفيحة السلبية: تتم إضافة عوامل توسيع (مثل الكربون الأسود وكبريتات الباريوم) لمنع التخميل.

2. لصق النضج

يتم ترك العجينة المختلطة لتنضج في بيئة عند 35-45 درجة مئوية مع الرطوبة> 90 ٪ لمدة 8-12 ساعة ، مع إكمال رد الفعل التالي:

4pbo + h₂so₄ → 3pbo · pbso₄ · h₂o + h₂o

هذا يشكل بنية شبكة كبريتات أساسية مستقرة ، مع وصول كثافة العجينة إلى 4.0-4.3 جم/سم مكعب.

ثالثا. تصنيع الشبكة: الإطار الميكانيكي لألواح البطارية

1. سبيكة صب

باستخدام عمليات الشبكة الموسعة الممولة أو المستمرة ، يتم تشكيل سبائك الرصاص الكالسيوم/الرصاص في هياكل تشبه الشبكة:

السماكة: لوحات إيجابية 1.8-2.5 مم ، لوحات سلبية 1.2-1.8 مم ؛

تصميم الشبكة: أنماط الماس أو الشعاعية لتقليل المقاومة الداخلية وتعزيز التصاق المادة النشطة.

2. المعالجة السطحية

يتم تنظيف الشبكات بحمض الكبريتيك المخفف (5 ٪) لإزالة طبقات الأكسيد ، مما يشكل سطحًا صغيرًا لتعزيز التصاق العجينة.

رابعا. الطلاء والمعالجة: تشكيل الدقة للمواد النشطة

1. الطلاء الآلي

الشبكات مغلفة بالتساوي مع العجينة باستخدام ملطفة مزدوجة الحزام ، مع تطبيق معجون دقيق في حدود ± 0.5G لكل لوحة. يتم التحكم في السماكة عن طريق المتداول (لوحات موجبة 2.5-3.0 مم ، لوحات سلبية 1.8-2.2 مم).

2. علاج وتجفيف

تخضع اللوحات المطلية لعملية علاج من ثلاث مراحل في فرن النفق الذي تسيطر عليه الرطوبة:

تجفيف السطح (40 درجة مئوية ، 2H): الجفاف السريع لمنع التكسير ؛

التحول البلوري (65 درجة مئوية ، 12 ساعة): PBO · PBSO₄ → 4PBO · PBSO₄ ؛

التجفيف النهائي (50 درجة مئوية ، 6 ساعات): الرطوبة المتبقية <0.5 ٪.

ينتج عن ذلك ألواح خضراء مسامية وعالية النخاع (ألواح إيجابية PBO/PBSO₄ ، لوحات سلبية تشبه الإسفنج PB).

خامسا مراقبة الجودة: تصنيع الدقة ممكّن بالرقمنة

التفتيش عبر الإنترنت: أقيع سمك الأشعة السينية مراقبة التوحيد المعجون في الوقت الفعلي ؛

المؤشرات المادية: صلابة لوحة (الشاطئ A 50-65) ، قوة الانحناء (> 15mPa) ؛

اختبار ما قبل الاختبار الكهروكيميائي: أخذ عينات عشوائية لاختبار التفريغ 0.5C ، مع انحراف السعة ≤3 ٪.

السادس. حماية البيئة والابتكار: الثورة الصناعية للمصنع الخضراءg

التحكم في الغبار: خطوط إنتاج مغلقة بالكامل مع مرشحات الأكياس ، انبعاثات الرصاص <0.1mg/m³ ؛

إعادة تدوير لصق: تقنية فصل الطرد المركزي تحقق معدل إعادة استخدام المعجون> 95 ٪ ؛

Smart Factory: تعمل أنظمة MES على تحسين معلمات العملية على مستوى ميلي ثانية ، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 18 ٪.

تمثل عملية التصنيع من سبائك الرصاص إلى الألواح الخضراء التكامل المثالي لعلوم المواد والهندسة. قوة kaiying يضمن أن كل لوحة بطارية تجمع بين كثافة الطاقة العالية مع عمر الدورة الطويلة من خلال التحكم الرقمي الكامل للعملية والابتكار في العمليات الخضراء ، مما يوفر جوهر طاقة موثوق به لأنظمة تخزين الطاقة العالمية.

(دعم البيانات المقدم من معهد Kaiying Power R&D)