تجزیه و تحلیل جامع ساخت صفحه باتری سرب اسیدی: از شمش سرب تا صفحات سبز

باتری های اسید سرب، به عنوان یکی از بالغ ترین فن آوری های ذخیره انرژی الکتروشیمیایی ، به کیفیت صفحات باتری آنها بسیار متکی است. ساخت صفحات باتری فرآیندهای دقیق را از متالورژی ، شیمی و علوم مواد ادغام می کند. این مقاله به فرآیند تولید کامل صفحات سبز (صفحات بدون شکل) ، از مواد اولیه گرفته تا شکل گیری نهایی می پردازد و حکمت صنعتی مدرن را در پشت این فناوری سنتی نشان می دهد.

I. آماده سازی مواد اولیه: تصفیه متالورژی از سرب با خلوص بالا

1. ذوب شمش سرب

ما از شمشهای سرب الکترولیتی با خلوص 99.99 ٪ استفاده می کنیم ، که در یک کوره ذوب سرب در دمای 450-500 درجه سانتیگراد در سرب مایع ذوب می شوند. برای تقویت قدرت مکانیکی ، عناصر آلیاژ به نسبت اضافه می شوند:

صفحات مثبت: 0.3 ٪ -1.2 ٪ آنتیموان (SB) برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی اضافه می شود.

صفحات منفی: آلیاژ سرب کلسیم (0.08 ٪ -0.12 ٪ CA) برای کاهش خطر تکامل هیدروژن استفاده می شود.

2. آماده سازی پودر سرب (تولید اکسید سرب)

سرب مذاب از طریق دستگاه پودر سرب (با استفاده از روش بارتون یا روش آسیاب توپ) به ذرات سرب به اندازه میکرومتر اتم می رسد. این ذرات با هوا در یک محفظه اکسیداسیون واکنش نشان می دهند تا اکسید سرب متخلخل (PBO) تشکیل دهند:

2pb + o₂ → 2pbo

پودر سرب دارای اندازه ذرات است که در 2-5 میکرومتر کنترل می شود و سطح خاصی از 0.8-1.5 متر مربع در گرم است و از واکنش بالایی برای واکنشهای بعدی اطمینان می دهد.

ii. آماده سازی خمیر: حامل هسته مواد فعال الکتروشیمیایی

1. مخلوط کردن فرمول

پودر اکسید سرب ، آب دیونیزه شده ، اسید سولفوریک (چگالی 1.40 گرم در سانتی متر مربع) و مواد افزودنی فیبر (مانند لیگنین) به نسبت در میکسر خمیر مخلوط می شوند:

خمیر صفحه مثبت: پودر سرب: اسید سولفوریک: آب 100: 100: 8: 12 ، تشکیل یک چارچوب PBO متخلخل · PBSO₄ ؛

خمیر صفحه منفی: عوامل در حال گسترش (مانند کربن سیاه ، سولفات باریم) برای مهار انفعال اضافه می شوند.

2. بلوغ خمیر

خمیر مخلوط برای بالغ شدن در یک محیط در دمای 35-45 درجه سانتیگراد با رطوبت> 90 ٪ به مدت 8-12 ساعت باقی مانده و واکنش زیر را تکمیل می کند:

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

این یک ساختار شبکه سولفات سرب اساسی پایدار است که چگالی خمیر به 4.0-4.3 گرم در سانتی متر می رسد.

iii تولید شبکه: چارچوب مکانیکی صفحات باتری

1. ریخته گری آلیاژ

با استفاده از فرآیندهای مش مشبک یا مداوم گسترده ، آلیاژهای سرب-کلسیم/سرب-آنتی در ساختارهای شبکه مانند تشکیل می شوند:

ضخامت: صفحات مثبت 1.8-2.5 میلی متر ، صفحات منفی 1.2-1.8 میلی متر ؛

طراحی شبکه: الماس یا الگوهای شعاعی برای کاهش مقاومت داخلی و تقویت چسبندگی مواد فعال.

2. درمان سطح

شبکه ها با اسید سولفوریک رقیق (5 ٪) تمیز می شوند تا لایه های اکسید از بین بروند و یک سطح میکرو راش را برای تقویت چسبندگی خمیر تشکیل می دهند.

IV پوشش و پخت: شکل گیری دقیق مواد فعال

1. روکش خودکار

شبکه ها به طور مساوی با خمیر با استفاده از یک روکش دوتایی ، با استفاده از خمیر دقیق در 0.5 گرم در هر صفحه پوشش داده می شوند. ضخامت توسط نورد کنترل می شود (صفحات مثبت 2.5-3.0 میلی متر ، صفحات منفی 1.8-2.2 میلی متر).

2. درمان و خشک کردن

صفحات روکش شده در یک کوره تونل کنترل شده با رطوبت یک فرآیند سه مرحله ای انجام می دهند:

خشک کردن سطح (40 درجه سانتیگراد ، 2H): کم آبی بدن برای جلوگیری از ترک خوردگی.

تحول کریستال (65 درجه سانتیگراد ، 12H): PBO · PBSO₄ → 4PBO · PBSO₄ ؛

خشک کردن نهایی (50 درجه سانتیگراد ، 6 ساعت): رطوبت باقیمانده <0.5 ٪

این منجر به صفحات سبز متخلخل و با قدرت بالا (صفحات مثبت PBO/PBSO₄ ، صفحات منفی PB مانند PB) می شود.

V. کنترل کیفیت: تولید دقیق که توسط دیجیتال سازی توانمند می شود

بازرسی آنلاین: سنجهای ضخامت اشعه ایکس یکنواختی خمیر را در زمان واقعی کنترل می کنند.

شاخص های فیزیکی: سختی صفحه (ساحل 50-65) ، استحکام خمش (> 15MPa) ؛

قبل از آزمایش الکتروشیمیایی: نمونه گیری تصادفی برای آزمایش تخلیه 0.5C ، با انحراف ظرفیت 3 ٪.

vi حفاظت از محیط زیست و نوآوری: انقلاب صنعتی تولید کننده سبزg

کنترل گرد و غبار سرب: خطوط تولید کاملاً محصور با فیلترهای کیف ، انتشار سرب <0.1mg/m³ ؛

بازیافت خمیر: فناوری جدایی گریز از مرکز به نرخ استفاده مجدد از خمیر> 95 ٪ دست می یابد.

کارخانه هوشمند: سیستم های MES پارامترهای فرآیند را در سطح میلی ثانیه بهینه می کنند و مصرف انرژی را 18 ٪ کاهش می دهد.

فرآیند تولید از شمشهای سرب به صفحات سبز بیانگر ادغام کامل علوم مواد و فناوری مهندسی است. قدرت کیاوینگ تضمین می کند که هر صفحه باتری از طریق کنترل دیجیتال فرآیند تمام فرآیند و نوآوری فرآیند سبز ، چگالی انرژی بالا را با عمر چرخه فوق العاده طولانی ترکیب می کند ، و یک هسته قدرت قابل اعتماد برای سیستم های ذخیره انرژی جهانی فراهم می کند.

(پشتیبانی داده های ارائه شده توسط موسسه تحقیق و توسعه Kaiying Power)