Сколько раз цикл свинцово-кислотной батареи?

Чтобы предотвратить коррозию положительной решетки, был разработан многокомпонентный сплав с низким содержанием тантала. Коррозионная стойкость этого мультисплава значительно улучшена. Отрицательная сетка изготовлена из свинцовой меди. Соотношение веса медной сетки к активному материалу составляет 1: 3, а удельная энергия резервуара значительно улучшена. Кроме того, из-за хороших электрических характеристик отрицательного электрода из медной сетки, способность приема заряда высока, а срок службы батареи в циклах зарядки и разрядки увеличивается. Добавление добавок к положительным и отрицательным активным материалам увеличивает коэффициент использования активных материалов и продлевает срок службы. Для предотвращения бессвинцового короткого замыкания принимаются комплексные меры по предотвращению короткого замыкания. Используются высокоэффективные платы и ряд новых процессов сборки.

Введение в разработку свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотная батарея была впервые изготовлена Гастоном Прандтлем в 1860 году. Ее история насчитывает более 140 лет. За последние сто лет, с развитием науки и техники, технологии свинцово-кислотных аккумуляторов, структуры, механизации производства и степени автоматизации непрерывного улучшения, производительность постоянно улучшалась. Благодаря отличным характеристикам и соотношению цены, до сегодняшнего дня производство и применение свинцово-кислотных аккумуляторов все еще находится на первом месте среди различных химических источников питания. Его применение в основном включает в себя питание, пусковое, аварийное и рабочее электроснабжение, объект использования включает в себя транспортные средства, корабли, самолеты, телекоммуникационные системы, компьютеры, инструменты и другое оборудование, объекты, особенно в автомобильных аккумуляторах и промышленных аккумуляторах, свинцово-кислотные батареи занимают более 90% доли рынка с абсолютным преимуществом в 121. Первоначальный реактор Valta впервые появился в 1800 году. В 1801 году Готтелот наблюдал так называемый «вторичный ток», то есть ток, который может быть получен после зарядки в направлении, противоположном зарядному току. С 1836 по 1843 год Делла Дзуви изучал Pb02 как положительный электрод в растворе серной кислоты. Несколько типов электродов для свинцово-кислотных аккумуляторов и основные производственные процессы были разработаны в первой половине века между 1860 и 1910 годами. Первой была пластина для формирования. В 1881 году Фоер выдвинул первую пластину из пасты. Се Ланг был первым, кто использовал Pb. Затвор из сплава Sb предназначен для улучшения текучести жидких сплавов и твердости твердых сплавов. В 1924 году Р. Симадзу сам изобрел шаровую мельницу и использовал порошок шаровой мельницы вместо порошка красного свинца в качестве активного материала батареи. Лигнин использовался в качестве отрицательной добавки к активному материалу, чтобы предотвратить кристаллизацию сульфата свинца и продлить срок службы батареи. В 1920-х годах были перегородки из микропористой резины, а в 1940-х годах - полимерные и бумажные перегородки, которые постепенно заменили деревянные перегородки. За 20 лет, с 1950-х по 1960-е годы, свинцово-кислотные батареи значительно продвинулись в производственном процессе по нескольким аспектам. Тонкая пластина и улучшенная конструкция сетки; Применена технология сквозной сварки стенок пусковой батареи; Обычно применяют литейную решетку из сплава с низким содержанием сурьмы или без сурьмы; Повышение коэффициента использования активного материала при кратковременной разрядке; Процесс производства сухозарядных аккумуляторов. После 1970-х годов страны энергично разработали необслуживаемые и герметичные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в основной теории, физике, особенно широко используются достижения и средства электроники: стабильный потенциометр, сканирующий измеритель тока, сканирующий электронный микроскоп и т. Д. Рентгеновская и нейтронная дифракция, ядерный магнитный резонанс и электронная спектроскопия, а также вращающиеся дисковые электроды и компьютерная техника. Фокус исследований сместился с термодинамики на динамику электродных процессов.

Основные производители свинцово-кислотных аккумуляторов распределены в нескольких развитых странах, включая США, Европу (Великобритания, Германия, Франция и др.) И Японию, и их общий объем производства составляет около 70% от общего объема производства в мире. В Соединенных Штатах есть EXIDE Technologies, крупнейший в мире производитель свинцово-кислотных аккумуляторов (годовой мировой объем продаж составляет 2,8 миллиарда долларов), а также другие очень крупные производители свинцово-кислотных аккумуляторов, такие как JOHNSON, CONTROL, DEKA и DELPHI. Объем производства свинцово-кислотных аккумуляторов в США составляет около 20% от общего объема производства в мире. Однако в последние годы с изменениями таких факторов, как затраты на технологию и рабочую силу, некоторые компании, производящие свинцово-кислотные аккумуляторы, испытали спад. Производство свинцово-кислотных аккумуляторов переносится в такие страны, как Индия, Юго-Восточная Азия и другие страны, где затраты на рабочую силу невысоки. В Европе есть много крупных производителей свинцово-кислотных аккумуляторов, таких как CHLORIDE, HOPPECKE, F1AMM, DETA, HAWKER и т. Д. Свинцово-кислотные аккумуляторы в Европе играют важную роль в мире, благодаря хорошо зарекомендовавшим себя передовым технологиям свинцово-кислотных аккумуляторов. производитель аккумуляторов, такой как Sunshine (ныне дочерняя компания EXIDE). В 2001 году в Европе было произведено 48,1 миллиона свинцово-кислотных аккумуляторов, а в 2002 году - 49,1 миллиона. В 2005 году он достигнет 51,8 миллиона человек. Что касается промышленных батарей, то в 2000 году количество запасных батарей составляло 130 000, количество герметичных батарей менее 24 Ач составляло 110 000, а количество герметичных аккумуляторов емкостью более 24 Ач составляло 430 000. Производители свинцово-кислотных аккумуляторов в Японии в основном включают Yuasa Battery Co., Ltd., Matsushita Battery Co., Ltd., Furukawa Battery Co., Ltd., Shin-Kobe Electric Co., Ltd. и Japan Battery (GS ). Согласно статистическим данным соответствующих сторон, в 2002 году объем производства свинцово-кислотных аккумуляторов в Японии составил около 1,16 миллиарда долларов США, стартовые аккумуляторы свинцово-кислотных аккумуляторов составили 55,7%, а промышленные аккумуляторы (стационарные свинцово-кислотные аккумуляторы) ) составила 6,7%. Небольшие свинцово-кислотные батареи составляют 8,0%, остальные - 29,7%. С 1990-х годов доля свинцово-кислотных аккумуляторов в общей выходной стоимости вторичных аккумуляторов оставалась на уровне около 20% и в последние годы увеличилась.

В последние годы характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов в Китае значительно улучшились, а соотношение энергии и веса и соотношение объема значительно улучшились. Свинцово-кислотные герметичные аккумуляторные батареи, не требующие технического обслуживания и не требующие обслуживания, быстро развиваются.

Строение, состав и классификация свинцово-кислотных аккумуляторов

Электрохимическое выражение свинцово-кислотной батареи: (1) PbIH2SO · IPb02 (+).

Основная конструкция свинцово-кислотной батареи включает положительный электрод, отрицательный электрод, сепаратор, сернокислый электролит, аккумуляторный бак и крышку. Положительный и отрицательный электроды соответственно свариваются в группу полюсов, а аккумулятор большой емкости выводится из шины, образуя полюс. Электролит, используемый в свинцово-кислотной батарее, представляет собой сернокислый электролит определенной концентрации. Сепаратор дождя разделяет положительный и отрицательный электроды. Это электрический изолятор (например, резина, пластик, стекловолокно и т. Д.), Устойчивый к сернокислотной коррозии, стойкий к окислению, а также имеющий достаточную пористость и размер пор, чтобы позволить электролиту и ионам свободно проходить. Корпус резервуара также является электрическим изолятором, устойчивым к кислотам и температурам и обладающим высокой механической прочностью. Как правило, в качестве корпуса резервуара используется твердая резина или пластик.

Анализ срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов

1.2.1 Положительный активный материал

Активным материалом положительного электрода является диоксид свинца. Кристаллические формы Pb02: d - Pb02 и 0 - Pb02. В растворе серной кислоты

Электродная реакция Pb02:

PbOa + HS04 "+ 3H ++ 2e = PbS04 + 2H20

Испытания показали, что разрядная емкость B-Pb02 всегда больше разрядной емкости a-Pb02. Это связано с тем, что истинная удельная поверхность B-Pb02 больше, чем у Q-Pb02, что напрямую влияет на рост и диффузию сульфата свинца на его поверхности, тем самым влияя на степень использования активных веществ. Во время заряда и разряда n - Pb02 и B-Pb02 преобразуются друг в друга, в основном a - Pb02 преобразуется в 13 - Pb02. Механизм реакции заряда и разряда положительного электрода можно разделить на механизм осаждения путем растворения и твердотельный механизм.

Чтобы улучшить коэффициент использования активного материала положительного электрода, используются различные добавки, включая проводящие добавки, неорганические добавки, такие как барий, сульфат кальция, сульфат алюминия, цеолит и т.п., а также органические и полимерные добавки. Вэй Гуолин считает, что добавка BD может значительно улучшить емкость аккумулятора. Значительно улучшить коэффициент использования активных материалов, может образовывать микроструктуру с большим количеством пор, тем самым улучшая процесс массопереноса и значительно улучшая зарядные и разрядные характеристики положительного электрода. Комбинация BD и PII может значительно увеличить емкость батареи и коэффициент использования положительного активного материала.

Исследования Ramanthanll41 показали, что сульфат кальция добавляется к активному положительному материалу для улучшения характеристик батареи при высоких скоростях разряда и низких температурах. Добавление RS03H к активному материалу положительного электрода улучшает условия диффузии H + в микропорах положительного электрода и значительно увеличивает разрядную емкость положительного электрода и коэффициент использования активного материала положительного электрода 115]. Д. Павлов и Н. Копков смешивают Pb, 04 и порошок свинца и после высокотемпературного отверждения получают пасту 4PbO · PbS04 в качестве положительного электрода. Срок службы батареи увеличивается на 30% за счет активного вещества a. Содержание Pb02 значительно увеличивается на I ». В документе 1171 представлена высокоэффективная пластина положительного электрода с персульфатом, добавленным к обычной свинцовой пасте, активный материал имеет высокую пористость и удельную площадь поверхности, а мощность разряда составляет не менее 1 Вт / см2. материал имеет пористость 55% и удельную площадь поверхности , по меньшей мере , 4 ㎡ / г. литература [181 предлагает добавить PbF2 к проводу пасты и добавить фторсодержащего латекса в качестве связующего вещества, которое не требует отверждения , что способствует высокой выходной мощности батареи.Предлагается использовать пропилен и пропиленстирол при добавлении углерода к активному материалу, что в основном способствует образованию сетки и увеличению пористости.

1.2.2 Отрицательный активный материал

Активным материалом отрицательного электрода является свинец. Когда батарея разряжена, свинцовый анод является анодом, а свинец окисляется до Pb ", который диффундирует с поверхности электрода в раствор, и с 8042 происходит реакция осаждения. Если свинцовый электрод превышает потенциал достаточно, чтобы вызвать зародышеобразование в твердой фазе, может произойти твердофазная реакция. S042 непосредственно сталкивается со свинцом с образованием твердого сульфата свинца, а Pb2 + восстанавливается во время зарядки. Свинец можно пассивировать в растворе серной кислоты. свинец используется в качестве отрицательного электрода в производстве.

Чтобы продлить срок службы и емкость батареи, а также подавить реакцию выделения водорода, необходимо добавить к отрицательному электроду различные расширительные агенты. Вывод отрицательного электрода легко окисляется на стадии сушки после формирования, и может быть добавлен ингибитор коррозии. Обычно используемые расширительные агенты представляют собой неорганические расширительные агенты и органические расширительные агенты. Неорганические расширительные агенты включают сульфат бария, сульфат бария, технический углерод и т.д., которые облегчают диффузию электролита, способствуют глубокому разряду, задерживают пассивацию и предотвращают усадку удельной площади поверхности электрода. Органический агент набухания включает гуминовую кислоту, лигнин, лигносульфонат и синтетический дубитель, и его функции предотвращают усадку удельной площади поверхности электрода. Обычными ингибиторами антиокисления являются α-гидрокси-B-наминовая кислота, глицерин, ксилит, аскорбиновая кислота, канифоль и т. Д., Все из которых могут ингибировать окисление свинца.

1.2.3 Аккумуляторный электролит

Электролит аккумулятора - серная кислота. Добавьте к электролиту концентрацию 0. При 7 моль / л Na2SO емкость батареи была значительно увеличена. CoSO также является своего рода добавкой, которую люди изучают больше. Добавление CoSO в электролит свинцовой батареи может улучшить адгезию между активным положительным материалом и сеткой, а также адгезию между частицами PbO2, тем самым эффективно увеличивая срок службы положительной сетки. Добавка электролита (NH4) 2Cr207 может увеличить емкость свинцового электрода, ускорить процесс катода и анода электрода и улучшить перенапряжение осаждения кислорода. Кроме того, добавление ниацинамида, соединений гидроксиламинной группы и ненасыщенных алифатических соединений на срок службы батареи также полезно.

1.2.4 Сетка

Активный материал батареи обычно крепится к решетке из свинца и свинцового сплава. Свинцово-висмутовые сплавы представляют собой сеточные сплавы, изобретенные ранее, и содержание германия, которое до сих пор широко используется, составляет от 4 до 6%. По сравнению с чистым свинцом свинцово-висмутовый сплав имеет хорошие механические свойства, хорошую литье, низкий коэффициент теплового расширения и равномерную коррозию. Недостатками свинцово-висмутовых сплавов являются большое электрическое сопротивление, высокая скорость газовыделения, повышенная потеря воды аккумулятором и ускоренная коррозия сети. С этой целью необходимо уменьшить содержание ниобия, чтобы получить сплав с низким содержанием ниобия и сплав со сверхнизким содержанием ниобия. Сплавы с низким содержанием рутения в основном нуждаются в решении проблемы термического растрескивания при литье в решетку. Следовательно, необходимо добавить зародышеобразователь. Зародышами являются в основном s, Se, Cu и As. Основными низколежащими сплавами являются серебросодержащие и сурьмяно-бариевые сплавы; селен- и серосодержащие сплавы с низким содержанием висмута; сплавы свинец-висмут-арсенид, свинец-кадмий-кадмий и свинец-кадмий-серебро; сплавы свинец-кальций-олово-алюминий;

1.2.5 Раздел

Сепаратор является одним из компонентов аккумулятора, его основная роль заключается в предотвращении короткого замыкания между плюсом и минусом. Однако это не приводит к значительному увеличению внутреннего сопротивления батареи, но также позволяет электролиту свободно диффундировать и ионизироваться. Кроме того, он должен обладать определенной механической прочностью, стойкостью к кислотной коррозии и стойкостью к окислению. Основными типами сепараторов являются сепараторы из микропористой резины, микропористые сепараторы из спеченного поливинилхлорида, гибкие пластиковые сепараторы из поливинилхлорида, сепараторы из стекловолокна и полипропилена, сепараторы из стекловолокна и композитные сепараторы.

Анализ срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов

1.2.6 Классификация

Свинцово-кислотные батареи обычно используются в трех классификациях.

1) Классификация по назначению

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в Китае классифицируются по использованию. Он в основном делится на несколько аспектов, таких как начальное использование, фиксированное использование и потребление энергии. Пусковая батарея в основном используется для запуска и освещения различных автомобилей, локомотивов и судов. Требуется разрядка при высоком токе, может начаться при низкой температуре, внутреннее сопротивление батареи должно быть небольшим, а положительная и отрицательная пластины должны быть тонкими. Стационарный свинцово-кислотный аккумулятор в основном используется в качестве резервного источника питания для различных систем крупногабаритного оборудования, пластина толстая, электролит тонкий, а срок службы большой. Батарея питания в основном обеспечивает питание для различных систем питания, и долгосрочные и краткосрочные требования к производительности лучше.

2) Классификация по структуре пластины

Он в основном делится на тип пасты, тип трубки и тип формования. Оксид свинца превращается в свинцовую пасту с раствором серной кислоты, наносится на сетку, отлитую из сплава свинца, сушится и формируется в пастообразную пластину. Каркас изготовлен из свинцового сплава, а волокнистая трубка подготовлена во внешнем кожухе каркаса, и трубка заполнена активным материалом. Эта электродная пластина называется трубчатой пластиной. Пластина из чистого свинца

Отливка называется формовкой.

3) Классификация по электролиту и поддержанию заряда

В основном делится на аккумулятор с сухой разрядкой, аккумулятор с сухим зарядом, аккумулятор с влажной зарядкой, необслуживаемый аккумулятор, аккумулятор с меньшим объемом обслуживания, герметичный аккумулятор с клапаном управления.

Страница содержит содержимое машинного перевода.