Un análisis exhaustivo de la fabricación de placas de batería de plomo-ácido: desde lingotes de plomo hasta placas verdes

Baterías de plomo-ácido, como una de las tecnologías de almacenamiento de energía electroquímicas más maduras, depende en gran medida de la calidad de sus placas de batería. La fabricación de placas de batería integra procesos de precisión de metalurgia, química y ciencia de los materiales. Este artículo profundiza en el proceso de producción completo de las placas verdes (placas no formadas), desde las materias primas hasta la conformación final, revelando la sabiduría industrial moderna detrás de esta tecnología tradicional.

I. Preparación de la materia prima: purificación metalúrgica de plomo de alta pureza

1. Fundación de lingotos principales

Utilizamos lingotes de plomo electrolítico con una pureza de ≥99.99%, que se derriten en plomo líquido en un horno de fusión de plomo a 450-500 ° C. Para mejorar la resistencia mecánica, se agregan elementos de aleación en proporción:

Placas positivas: 0.3% -1.2% de antimonio (SB) para mejorar la resistencia a la corrosión;

Placas negativas: la aleación de plomo-calcio (0.08% -0.12% Ca) se usa para reducir el riesgo de evolución de hidrógeno.

2. Preparación de polvo de plomo (generación de óxido de plomo)

El plomo fundido se atomiza en partículas de plomo de tamaño micrométrico a través de una máquina de polvo de plomo (usando el método Barton o el método de molienda de bolas). Estas partículas reaccionan con el aire en una cámara de oxidación para formar óxido de plomo poroso (PBO):

2PB + O₂ → 2PBO

El polvo de plomo tiene un tamaño de partícula controlado a 2-5 μm y un área de superficie específica de 0.8-1.5 m²/g, lo que garantiza una alta reactividad para las reacciones posteriores.

II. Preparación de pasta: el portador central de las sustancias activas electroquímicas

1. Mezcla de fórmula

El polvo de óxido de plomo, el agua desionizada, el ácido sulfúrico (densidad 1.40 g/cm³) y los aditivos fibrosos (como la lignina) se mezclan en proporción en una batidora de pasta:

Pasta positiva de placa: polvo de plomo: ácido sulfúrico: agua ≈ 100: 8: 12, formando un marco PBO · PBSO₄ poroso;

Pasta de placa negativa: se agregan agentes en expansión (como negro de carbono, sulfato de bario) para inhibir la pasivación.

2. Maduración de pasta

La pasta mixta se deja madurar en un entorno a 35-45 ° C con humedad> 90% durante 8-12 horas, completando la siguiente reacción:

4PBO + H₂SO₄ → 3PBO · PBSO₄ · H₂O + H₂O

Esto forma una estructura de red de sulfato de plomo básico estable, con la densidad de pasta que alcanza 4.0-4.3g/cm³.

Iii. Fabricación de cuadrícula: el marco mecánico de las placas de batería

1. Casting de aleación

Utilizando procesos de malla expandida continua o fundición a matrices, las aleaciones de plomo-calcium/plomo-antimonía se forman en estructuras similares a la red:

Grosor: placas positivas 1.8-2.5 mm, placas negativas 1.2-1.8 mm;

Diseño de la cuadrícula: patrones de diamante o radiales para reducir la resistencia interna y mejorar la adhesión del material activo.

2. Tratamiento de superficie

Las cuadrículas se limpian con ácido sulfúrico diluido (5%) para eliminar las capas de óxido, formando una superficie de micro-rodea para mejorar la adhesión de la pasta.

IV. Recubrimiento y curado: conformación de precisión de materiales activos

1. Recubrimiento automatizado

Las cuadrículas se recubren uniformemente con pasta usando un coater de doble cinturón, con una aplicación de pasta precisa dentro de ± 0.5 g por placa. El grosor se controla con rodaje (placas positivas 2.5-3.0 mm, placas negativas 1.8-2.2 mm).

2. Curación y secado

Las placas recubiertas se someten a un proceso de curado de tres etapas en un horno de túnel controlado por la humedad:

Secado superficial (40 ° C, 2H): deshidratación rápida para evitar grietas;

Transformación de cristal (65 ° C, 12h): PBO · PBSO₄ → 4PBO · PBSO₄;

Secado final (50 ° C, 6h): humedad residual <0.5%.

Esto da como resultado placas verdes porosas y de alta resistencia-resistencia (placas positivas PBO/PBSO₄, placas negativas PB tipo esponja).

V. Control de calidad: fabricación de precisión empoderada por la digitalización

Inspección en línea: los medidores de espesor de rayos X monitorean la uniformidad de la pasta en tiempo real;

Indicadores físicos: dureza de la placa (costa A 50-65), resistencia a la flexión (> 15MPA);

Prueba previa electroquímica: muestreo aleatorio para pruebas de descarga de 0.5c, con desviación de capacidad ≤3%.

VI. Protección e innovación del medio ambiente: la revolución industrial de Green Manufacturing

Control de polvo de plomo: líneas de producción totalmente cerradas con filtros de bolsas, emisiones de plomo <0.1mg/m³;

Reciclaje de pasta: la tecnología de separación centrífuga alcanza una tasa de reutilización de pasta> 95%;

Fábrica inteligente: los sistemas MES optimizan los parámetros del proceso a nivel de milisegundos, reduciendo el consumo de energía en un 18%.

El proceso de fabricación desde lingotes principales hasta placas verdes representa la integración perfecta de la ciencia de los materiales y la tecnología de ingeniería. Poder kaiying Asegura que cada placa de batería combine una alta densidad de energía con la vida útil del ciclo ultra largo a través del control digital de proceso completo y la innovación de procesos verdes, proporcionando un núcleo de potencia confiable para los sistemas globales de almacenamiento de energía.

(Soporte de datos proporcionado por el Instituto de I + D de Kaiyyy Power)