Как се изработват решетките за оловно-киселинни батерии стъпка по стъпка

Съдържание

1.Основи на оловно-киселинните батерии
2.Защо мрежите са важни за производителността на батерията
3.Материали, които се използват в решетките на оловно-киселинните батерии
4.Подготовка на оловна сплав
5.Топене на сплавта
6.Леене на решетката на оловно-киселинната батерия
7.Разширяване или пробиване на мрежата
8.Поставяне на активен материал върху мрежата
9.Втвърдяване и сушене на плочите
10.Формиране и окончателно събрание
11.Често срещани предизвикателства при производството на мрежови материали
12.Последни постижения в проектирането на мрежи за оловно-киселинни батерии
13.Избор на надеждно оборудване за леене на решетка

Основи на оловно-киселинните батерии

Решетката на оловно-киселинната батерия е структурният гръбнак, който държи активния материал във всяка оловно-киселинна батерия. Мислете за нея като за метална рамка, която поддържа пастата, отговорна за съхраняването и освобождаването на енергия. Без добре направена решетка, батерията просто няма да функционира надеждно. Хората често търсят информация за решетките на оловно-киселинните батерии, когато забележат, че акумулаторът на колата им се поврежда преждевременно или когато се опитват да разберат защо някои батерии издържат по-дълго от други. Решетката играе централна роля както за производителността, така и за живота.

Защо мрежите са важни за производителността на батерията

Решетката прави нещо повече от това просто да държи материала на място. Тя провежда електричество между активната паста и клемите на батерията. Здравата, устойчива на корозия решетка осигурява на батерията стабилна мощност в продължение на стотици цикли на зареждане-разреждане. Лошият дизайн на решетката води до често срещани оплаквания като внезапна загуба на мощност, намален капацитет с течение на времето или пълен отказ при екстремни температури. За всеки, който поддържа превозни средства, резервни захранващи системи или промишлено оборудване, разбирането на решетката помага да се обяснят много от реалните проблеми с батериите.

Материали, които се използват в решетките на оловно-киселинните батерии

Оловото е основният материал, защото е в изобилие, рециклируем е и провежда добре електричество. Чистото олово обаче е твърде меко за практическа употреба. Производителите го легират с малки количества други елементи, за да подобрят здравината и устойчивостта на корозия. Често срещаните добавки включват антимон, калций, калай и селен. Точният състав зависи от вида на батерията – батериите с дълбок цикличен разряд често използват различни сплави от стартовите батерии. Изборът на правилната сплав влияе пряко върху това колко дълго решетката ще издържи на суровата химическа среда вътре в батерията.

Подготовка на оловна сплав

Процесът започва с внимателно претегляне и смесване на основното олово с легиращи елементи. Точността тук е от решаващо значение; дори малки вариации могат да променят механичните свойства на готовата решетка. Материалите се поставят в големи казани или системи за непрекъснато смесване. Температурата и времето за смесване трябва да се контролират, за да се гарантира пълното разтваряне и равномерното разпределение на добавките. Тази стъпка поставя основата за всяка следваща решетка за оловно-киселинни батерии.

Работници или автоматизирани системи следят състава, използвайки спектрометри, за да проверят дали сплавта отговаря на спецификациите. След одобрение, разтопената сплав преминава към следващия етап.

Топене на сплавта

Топенето се извършва в специални пещи, които достигат температури около450–500°CЦелта е да се постигне еднородна течност без прегряване, което би могло да причини окисляване или загуба на легиращи елементи. Съвременните пещи използват прецизен контрол, за да поддържат постоянна температура и да намалят разхода на енергия. Правилното топене гарантира, че сплавта тече правилно по време на леенето и произвежда решетки с минимални дефекти.

Леене на решетката на оловно-киселинната батерия

Леенето е процесът, при който решетката всъщност придобива формата. Има два основни подхода: гравитачно леене и непрекъснато леене. При гравитачното леене разтопената сплав се излива в метални форми, които определят модела на решетката – телчета, бордюри и уши. Формите се отварят, след като металът се втвърди, освобождавайки решетката.

Непрекъснатото леене, все по-често срещано в по-големите заводи, подава разтопена сплав през охладена матрица, за да се получи непрекъсната лента, която по-късно се нарязва на отделни решетки. Този метод предлага по-висок производителност и по-равномерна дебелина. Независимо от техниката, скоростта на охлаждане влияе върху структурата и здравината на зърната. Бързото охлаждане обикновено води до по-фини зърна и по-здрави решетки.

Леенето остава една от най-важните стъпки, защото дефектите, въведени тук – като порьозност или неравномерна дебелина – могат драстично да съкратят живота на батерията.

Разширяване или пробиване на мрежата

Някои производители пропускат традиционното леене и произвеждат решетки чрез разширяване или щанцоване на метални ленти. При процеса на разширен метал, тънка лента от оловна сплав се нарязва и разтяга в мрежа с ромбовиден мотив. Този метод използва по-малко материал и създава по-леки решетки, което може да подобри енергийната плътност на батерията.

Щанцовите решетки започват с плосък лист, който се подава през преса, където матриците щанцоват отворените пространства, оставяйки рамката на решетката. И двете техники са по-бързи от леенето за производство в големи обеми и работят добре с решетки от калциеви сплави, които са по-устойчиви на корозия в батерии без поддръжка.

Поставяне на активен материал върху мрежата

След като решетката на оловно-киселинния акумулатор е готова, активният материал – паста от оловен оксид – се нанася от двете страни. Пастата трябва да запълни равномерно всеки отвор, без да оставя кухини. Специализирани машини за пастиране разпределят пастата под контролирано налягане, за да се постигне равномерна дебелина. Твърде много паста добавя тегло ненужно; твърде малко намалява капацитета.

След залепването, плочите преминават през ролки, за да притиснат материала здраво към структурата на решетката. Добрият контакт между пастата и решетката е от съществено значение за ефективно протичане на ток и дълъг живот на цикъла.

Втвърдяване и сушене на плочите

Прясно залепените плочи се нуждаят от втвърдяване, за да развият здравина и химическа стабилност. Те се подреждат в камери с контролирана температура и влажност в продължение на няколко дни. По време на втвърдяването пастата се втвърдява и образува химически връзки, които предотвратяват разпадането ѝ по време на употреба.

Контролираната влажност предотвратява напукване, а прецизно определената температура насърчава образуването на желани кристални структури. След втвърдяване, плочите се изсушават, за да се отстрани излишната влага преди сглобяване.

Формиране и окончателно събрание

Формоването е първият процес на зареждане, който преобразува втвърдената паста в активните ѝ форми – оловен диоксид върху положителните плочи и гъбесто олово върху отрицателните плочи. Тази стъпка се извършва в резервоари, пълни със сярна киселина, под внимателно контролиран ток. Правилното формоване гарантира, че батерията достига номиналния си капацитет и работи надеждно от самото начало.

След като бъдат оформени, плочите се измиват, сушат и сглобяват в корпуси за батерии с разделители между положителните и отрицателните плочи. Клемите се свързват, корпусът се пълни с електролит и се запечатва.

Често срещани предизвикателства при производството на мрежови материали

Корозията на решетката остава водеща причина за повреда на оловно-киселинните батерии. С течение на времето положителната решетка бавно се окислява, увеличавайки съпротивлението и в крайна сметка причинявайки структурно разрушаване. Производителите се борят с това с по-добри сплави и по-тънки, оптимизирани дизайни на решетките.

Друг често срещан проблем е разрастването на решетката, при което многократното зареждане води до разширяване и деформиране на решетката. Това може да доведе до късо съединение на батерията. Внимателният подбор на сплав и контролираното зареждане на форма спомагат за минимизиране на разрастването.

Неравномерното леене може да доведе до решетки с различна дебелина, което води до неравномерно разпределение на тока и преждевременна повреда в определени области на плочата.

Последни постижения в проектирането на мрежи за оловно-киселинни батерии

Съвременните решетки за оловно-киселинни батерии са по-тънки и по-леки от по-старите модели, като същевременно запазват здравината си. Подобрените сплави, особено комбинациите от калций и калай, значително удължиха експлоатационния живот на батериите без поддръжка. Някои решетки вече включват въглеродни добавки към пастата, за да намалят сулфатирането и да подобрят приемането на заряд.

Производственото оборудване също се е развило, като автоматизираните леярски машини осигуряват по-висока прецизност и по-нисък процент на дефекти. Тези подобрения правят оловно-киселинните батерии по-конкурентни дори спрямо по-новите химикали в много приложения.

Избор на надеждно оборудване за леене на решетка

За производителите, които искат постоянно да произвеждат висококачествени решетки за оловно-киселинни батерии, инвестирането в надеждна леярска машина е от голямо значение.Машина за леене на решетка от оловни батерииот Better Technology Group (Better-Tech) се откроява със своята здрава конструкция, прецизен контрол на температурата и способност да се справя както с гравитационни, така и с леене под налягане. Той предлага стабилно подравняване на матрицата, намалено образуване на шлака и лесна поддръжка – характеристики, които се изразяват директно в по-малко дефекти и по-висок добив.

Операторите оценяват интуитивните контроли и системите за безопасност, които минимизират времето за престой. Независимо дали увеличават производството или поддържат строги стандарти за качество, тази машина осигурява постоянна дебелина на решетката и отлично покритие на повърхността.