Une analyse complète de la fabrication de plaques de batterie au plomb: des lingots de plomb aux plaques vertes

Batteries au plomb, en tant que l'une des technologies de stockage électrochimique les plus matures d'énergie, dépendent fortement de la qualité de leurs plaques de batterie. La fabrication de plaques de batterie intègre les processus de précision de la métallurgie, de la chimie et de la science des matériaux. Cet article plonge dans le processus de production complet des plaques vertes (plaques non formées), des matières premières à la mise en forme finale, révélant la sagesse industrielle moderne derrière cette technologie traditionnelle.

I. Préparation des matières premières: purification métallurgique du plomb de haute pureté

1. Ferme à lingot de plomb

Nous utilisons des lingots de plomb électrolytique avec une pureté ≥99,99%, qui sont fondues dans du plomb liquide dans un four de fusion de plomb à 450-500 ° C. Pour améliorer la résistance mécanique, des éléments d'alliage sont ajoutés en proportion:

Des plaques positives: 0,3% -1,2% d'antimoine (SB) sont ajoutés pour améliorer la résistance à la corrosion;

Plaques négatives: l'alliage de plomb-calcium (0,08% -0,12% de Ca) est utilisé pour réduire le risque d'évolution de l'hydrogène.

2. Préparation de la poudre de plomb (génération d'oxyde de plomb)

Le plomb en fusion est atomisé en particules de plomb de taille micrométrique à travers une machine en poudre de plomb (en utilisant la méthode Barton ou la méthode de fraisage à billes). Ces particules réagissent avec l'air dans une chambre d'oxydation pour former l'oxyde de plomb poreux (PBO):

2pb + o₂ → 2pbo

La poudre de plomb a une taille de particules contrôlée à 2 à 5 μm et une surface spécifique de 0,8 à 1,5 m² / g, garantissant une réactivité élevée pour les réactions ultérieures.

Ii Préparation de la pâte: le support central des substances actives électrochimiques

1. Mélange de formule

La poudre d'oxyde de plomb, l'eau déionisée, l'acide sulfurique (densité 1,40 g / cm³) et les additifs fibreux (comme la lignine) sont mélangés dans une proportion dans un mélangeur en pâte:

Paste de plaque positive: Poudre de plomb: acide sulfurique: eau ≈ 100: 8: 12, formant un cadre pbo pbo · pbso₄;

Paste de plaque négative: des agents en expansion (comme le noir de carbone, le sulfate de baryum) sont ajoutés pour inhiber la passivation.

2. Maturation de la pâte

La pâte mixte est laissée à mûrir dans un environnement à 35-45 ° C avec une humidité> 90% pendant 8-12 heures, terminant la réaction suivante:

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

Cela forme une structure de réseau de sulfate de plomb de base stable, la densité de pâte atteignant 4,0-4,3 g / cm³.

Iii. Fabrication de grille: le cadre mécanique des plaques de batterie

1. Casting en alliage

En utilisant des processus de maille en cas de dédouage ou en continu, des alliages de plomb-calcium / plomb-antitimonie sont formés en structures en forme de grille:

Épaisseur: plaques positives 1,8-2,5 mm, plaques négatives 1,2-1,8 mm;

Conception de la grille: schémas de diamant ou radiaux pour réduire la résistance interne et améliorer l'adhésion du matériau actif.

2. Traitement de surface

Les grilles sont nettoyées avec de l'acide sulfurique dilué (5%) pour éliminer les couches d'oxyde, formant une surface de micro-rough pour améliorer l'adhésion de la pâte.

Iv. Revêtement et durcissement: Façon de précision des matériaux actifs

1. Revêtement automatisé

Les grilles sont uniformément enduites de pâte à l'aide d'une coiffure à double ceinture, avec une application de pâte précise dans ± 0,5 g par plaque. L'épaisseur est contrôlée par roulement (plaques positives 2,5 à 3,0 mm, plaques négatives 1,8-2,2 mm).

2. Durcissement et séchage

Les plaques revêtues subissent un processus de durcissement à trois étapes dans un four à tunnel contrôlé par l'humidité:

Séchage de surface (40 ° C, 2H): déshydratation rapide pour éviter la fissuration;

Transformation cristalline (65 ° C, 12H): PBO · PBSO₄ → 4PBO · PBSO₄;

Séchage final (50 ° C, 6h): humidité résiduelle <0,5%.

Il en résulte des plaques vertes poreuses à haute résistance (plaques positives PBO / PBSO₄, plaques négatives de type éponge de type éponge).

V. Contrôle de la qualité: fabrication de précision autonomisée par la numérisation

Inspection en ligne: les jauges d'épaisseur des rayons X surveillent l'uniformité de la pâte en temps réel;

Indicateurs physiques: dureté de la plaque (rivage A 50-65), résistance à la flexion (> 15MPA);

Pré-test électrochimique: échantillonnage aléatoire pour les tests de décharge de 0,5 C, avec une déviation de capacité ≤3%.

Vi. Protection de l'environnement et innovation: la révolution industrielle de la fabrication verteg

Contrôle de la poussière de plomb: lignes de production entièrement fermées avec filtres à sacs, émissions de plomb <0,1 mg / m³;

Recyclage de la pâte: la technologie de séparation centrifuge atteint un taux de réutilisation de la pâte> 95%;

Smart Factory: les systèmes MES optimisent les paramètres de processus au niveau de la milliseconde, ce qui réduit la consommation d'énergie de 18%.

Le processus de fabrication des lingots de plomb aux plaques vertes représente l'intégration parfaite de la science des matériaux et de la technologie d'ingénierie. Pouvoir de kaiying S'assure que chaque plaque de batterie combine une densité d'énergie élevée avec une durée de vie à cycle ultra-long grâce à un contrôle numérique complet et à l'innovation de processus vert, offrant un noyau d'alimentation fiable pour les systèmes de stockage d'énergie mondiaux.

(Support des données fourni par le Kaiying Power's R&D Institute)