Wie oft läuft die Blei-Säure-Batterie?

Um eine Korrosion des positiven Gitters zu verhindern, wurde eine mehrkomponentige Legierung mit niedrigem Tantalgehalt entwickelt. Die Korrosionsbeständigkeit dieser Mehrfachlegierung ist stark verbessert. Das negative Gitter besteht aus bleibeschichtetem Kupfer. Das Verhältnis des Gewichts des Kupfergitters zum aktiven Material beträgt 1: 3, und die spezifische Energie des Reservoirs wird erheblich verbessert. Darüber hinaus ist aufgrund der guten elektrischen Leistung der negativen Kupfergitterelektrode die Ladungsakzeptanzfähigkeit stark und die Lebensdauer des Batterielade- und Entladezyklus wird erhöht. Das Hinzufügen von Additiven zu den positiven und negativen aktiven Materialien erhöht die Verwendungsrate der aktiven Materialien und verlängert die Lebensdauer. Um den bleifreien Kurzschluss zu verhindern, werden umfassende Maßnahmen zur Verhinderung von Kurzschlüssen getroffen. Es werden Hochleistungsplatinen und eine Reihe neuer Montageverfahren eingesetzt.

Einführung in die Entwicklung von Blei-Säure-Batterien

Die Blei-Säure-Batterie wurde erstmals 1860 von Gaston prandtl hergestellt. Sie hat eine mehr als 140-jährige Geschichte. In den letzten hundert Jahren, mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie, Blei-Säure-Batterietechnologie, Struktur, Produktionsmechanisierung und Automatisierungsgrad der kontinuierlichen Verbesserung, verbesserte sich die Leistung kontinuierlich. Aufgrund seiner hervorragenden Leistung und seines hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnisses steht die Herstellung und Anwendung von Blei-Säure-Batterien bis heute an erster Stelle bei verschiedenen chemischen Stromversorgungen. Seine Anwendung umfasst hauptsächlich Strom-, Start-, Not- und Arbeitsstromversorgung, der Verwendungsgegenstand umfasst Fahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge, Telekommunikationssysteme, Computer, Instrumente und andere Geräte, Einrichtungen, insbesondere in Autobatterien und Industriebatterien, Blei-Säure-Batterien besetzen mehr als 90% des Marktanteils mit einem absoluten Vorteil von 121. Der ursprüngliche Valta-Reaktor erschien erstmals im Jahr 1800. 1801 hatte Gottelot einen sogenannten "Sekundärstrom" beobachtet, der nach dem Laden erhalten werden kann in entgegengesetzter Richtung zum Ladestrom. Von 1836 bis 1843 untersuchte Della zouvi Pb02 als positive Elektrode in Schwefelsäurelösung. In der ersten Hälfte des Jahrhunderts zwischen 1860 und 1910 wurden verschiedene Elektrodentypen für Blei-Säure-Batterien und die wichtigsten Herstellungsverfahren entwickelt. Die erste war die Formationsplatte. 1881 legte foer die erste Pastenplatte vor. Xie lang war der erste, der Pb verwendete. Das Sb-Legierungsgatter wurde entwickelt, um die Fließfähigkeit flüssiger Legierungen und die Härte fester Legierungen zu verbessern. 1924 erfand R shimazu selbst die Kugelmühle und verwendete Kugelmühlenpulver anstelle von rotem Bleipulver als aktives Material der Batterie. Lignin wurde als negativer Wirkstoffzusatz verwendet, um die Kristallisation von Bleisulfat zu verhindern und die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. In den 1920er Jahren gab es mikroporöse Gummitrennwände, und in den 1940er Jahren gab es Harz- und Papiertrennwände, die nach und nach Holztrennwände ersetzten. In den 20 Jahren von den 1950er bis 1960er Jahren haben Blei-Säure-Batterien in mehreren Aspekten erhebliche Fortschritte im Herstellungsprozess erzielt. Dünne Platte und verbessertes Gitterdesign; Die Technologie des Durchwandschweißens beim Starten der Batterie; Verwenden Sie im Allgemeinen ein Gussgitter mit niedrigem Antimon- oder Antimongehalt. Verbesserung der Nutzungsrate von aktivem Material bei kurzfristiger Entladung; Herstellungsprozess der Trockenbatterie. Nach den 1970er Jahren haben die Länder ein wartungsfreies und versiegeltes Blei-Säure-Batterie-Dröhnen in der Grundtheorie entwickelt. Die Physik, insbesondere die Errungenschaften und Mittel der Elektronik, sind weit verbreitet: stabiles Potentiometer, Rasterstrommesser, Rasterelektronenmikroskop, x. Röntgen- und Neutronenbeugung, Kernspinresonanz und Elektronenspektroskopie sowie rotierende Scheibenelektroden und Computertechnologie. Der Forschungsschwerpunkt hat sich von der Thermodynamik zur Elektrodenprozessdynamik verlagert.

Die Hauptproduzenten von Blei-Säure-Batterien werden in mehreren Industrieländern vertrieben, darunter in den USA, Europa (Großbritannien, Deutschland, Frankreich usw.) und Japan. Ihre Gesamtleistung macht etwa 70% der weltweiten Gesamtleistung aus. In den USA gibt es EXIDE Technologies, den weltweit größten Hersteller von Blei-Säure-Batterien (mit einem weltweiten Jahresumsatz von 2,8 Milliarden US-Dollar), und andere sehr große Hersteller von Blei-Säure-Batterien wie JOHNSON, CONTROL, DEKA und DELPHI. Der Ausgangswert von Blei-Säure-Batterien in den USA macht etwa 20% der weltweiten Gesamtmenge aus. In den letzten Jahren haben jedoch einige Unternehmen mit Blei-Säure-Batterien aufgrund der Änderungen von Faktoren wie Technologie und Arbeitskosten einen Rückgang verzeichnet. Die Produktion von Blei-Säure-Batterien wird in Länder wie Indien, Südostasien und andere Länder verlagert, in denen die Arbeitskosten niedrig sind. In Europa gibt es viele große Hersteller von Blei-Säure-Batterien wie CHLORID, HOPPECKE, F1AMM, DETA, HAWKER usw. Blei-Säure-Batterien in Europa spielen weltweit eine wichtige Rolle mit einer etablierten, technologisch führenden Blei-Säure Batteriehersteller wie Sunshine (jetzt eine Tochtergesellschaft von EXIDE). Im Jahr 2001 betrug die Produktion von Blei-Säure-Batterien in Europa 48,1 Millionen, und im Jahr 2002 wurde sie auf 49,1 Millionen geschätzt. Im Jahr 2005 wird es 51,8 Millionen erreichen. In Bezug auf Industriebatterien betrug die Anzahl der Ersatzbatterien im Jahr 2000 130.000, die Anzahl der versiegelten Batterien unter 24 Ah 110.000 und die Anzahl der versiegelten Batterien über 24 Ah 430.000. Zu den Herstellern von Blei-Säure-Batterien in Japan gehören hauptsächlich Yuasa Battery Co., Ltd., Matsushita Battery Co., Ltd., Furukawa Battery Co., Ltd., Shin-Kobe Electric Co., Ltd. und Japan Battery (GS) ). Laut Statistiken einschlägiger Parteien betrug der Ausgabewert von Blei-Säure-Batterien in Japan im Jahr 2002 etwa 1,16 Milliarden US-Dollar, die Startbatterien von Blei-Säure-Batterien 55,7% und die Industriebatterien (feste Blei-Säure-Batterien) ) entfielen 6,7%. Auf kleine Blei-Säure-Batterien entfallen 8,0%, auf die anderen 29,7%. Seit den 1990er Jahren ist der Anteil von Blei-Säure-Batterien am Gesamtausgangswert von Sekundärbatterien bei rund 20% geblieben und hat in den letzten Jahren zugenommen.

In den letzten Jahren wurde die Leistung von Blei-Säure-Batterien in China erheblich verbessert, und das Verhältnis von Energie zu Gewicht und Volumen wurde erheblich verbessert. Weniger wartungs- und wartungsfreie, ventilgeregelte versiegelte Blei-Säure-Batterien wachsen schnell.

Struktur, Zusammensetzung und Klassifizierung der Blei-Säure-Batterie

Der elektrochemische Ausdruck einer Blei-Säure-Batterie ist: (1) PbIH2SO · IPb02 (+).

Die Hauptstruktur der Blei-Säure-Batterie umfasst eine positive Elektrode, eine negative Elektrode, einen Separator, einen Schwefelsäure-Elektrolyten, einen Batterietank und eine Abdeckung. Die positiven und negativen Elektroden werden jeweils zu einer Polgruppe verschweißt, und die Batterie mit großer Kapazität wird aus der Sammelschiene herausgeführt, um einen Pol zu bilden. Der in der Blei-Säure-Batterie verwendete Elektrolyt ist eine bestimmte Konzentration an Schwefelsäure-Elektrolyt. Die Funktion des Regenabscheiders besteht darin, die positiven und negativen Elektroden zu trennen. Es ist ein elektrischer Isolator (wie Gummi, Kunststoff, Glasfaser usw.), der gegen Schwefelsäurekorrosion beständig, oxidationsbeständig ist und eine ausreichende Porosität und Porengröße aufweist, damit der Elektrolyt und die Ionen frei passieren können. Der Tankkörper ist auch ein elektrischer Isolator, der säure- und temperaturbeständig ist und eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Im Allgemeinen wird Hartgummi oder Kunststoff als Tankkörper verwendet.

Analyse der Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien

1.2.1 Positives aktives Material

Das positive Material der positiven Elektrode ist Bleidioxid. Die Kristallformen von Pb02 sind d - Pb02 und 0 - Pb02. In einer Schwefelsäurelösung

Die Pb02-Elektrodenreaktion ist:

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

Tests haben gezeigt, dass die Entladekapazität von B-Pb02 immer größer ist als die Entladekapazität von a-Pb02. Dies liegt daran, dass die wahre spezifische Oberfläche von B-Pb02 größer ist als die von Q-Pb02, was das Wachstum und die Diffusion von Bleisulfat auf seiner Oberfläche direkt beeinflusst und somit die Verwertungsrate von Wirkstoffen beeinflusst. Während des Ladens und Entladens werden n-Pb02 und B-Pb02 ineinander umgewandelt, hauptsächlich wird a-Pb02 in 13-Pb02 umgewandelt. Der Lade- und Entladungsreaktionsmechanismus der positiven Elektrode kann in einen Auflösungsabscheidungsmechanismus und einen Festkörpermechanismus unterteilt werden.

Um die Nutzungsrate des aktiven Materials der positiven Elektrode zu verbessern, werden verschiedene Additive verwendet, einschließlich leitfähiger Additive, anorganischer Additive wie Barium, Calciumsulfat, Aluminiumsulfat, Zeolith und dergleichen sowie organischer und polymerer Additive. Wei Guolin glaubt, dass das BD-Additiv die Batteriekapazität erheblich verbessern kann. Eine signifikante Verbesserung der Nutzungsrate von aktiven Materialien kann eine Mikrostruktur mit mehr Poren bilden, wodurch der Stoffübergangsprozess verbessert und die Lade- und Entladeleistung der positiven Elektrode signifikant verbessert wird. Die Kombination von BD und PII kann die Batteriekapazität und die Nutzungsrate des positiven aktiven Materials erheblich erhöhen.

Ramanthanll41-Studien haben gezeigt, dass dem positiven aktiven Material Calciumsulfat zugesetzt wird, um die Batterieleistung bei hohen Entladungsraten und niedrigen Temperaturen zu verbessern. Die Zugabe von RS03H zu dem aktiven Material der positiven Elektrode verbessert den Diffusionszustand von H + in den Mikroporen der positiven Elektrode und erhöht die Entladungskapazität der positiven Elektrode und die Nutzungsrate des aktiven Materials der positiven Elektrode 115 stark]. D. Pavlov und N. CopkOV mischen Pb, 04 und Bleipulver und erhalten nach dem Härten bei hoher Temperatur 4PbO · PbS04-Paste als positive Elektrode. Die Lebensdauer der Batterie wird durch den Wirkstoff a um 30% erhöht. Der Gehalt an PbO2 wird durch I "signifikant erhöht. Dokument 1171 führt eine Hochleistungs-Positivelektrodenplatte mit Persulfat ein, das der üblichen Bleipastenzusammensetzung zugesetzt wird, das aktive Material hat eine hohe Porosität und spezifische Oberfläche und die Entladungsleistung beträgt mindestens 1 W / cm² Das Material hat eine Porosität von 55% und eine spezifische Oberfläche von mindestens 4 l / g. In der Literatur [181] wird vorgeschlagen, der Bleipaste PbF2 zuzusetzen und Fluororesinlatex als Bindemittel zuzusetzen, das nicht ausgehärtet werden muss Es wird vorgeschlagen, Propylen und Propylenstyrol zu verwenden, während dem aktiven Material Kohlenstoff zugesetzt wird, was hauptsächlich für die Bildung eines Netzwerks vorteilhaft ist und die Porosität erhöht.

1.2.2 Negatives aktives Material

Das aktive Material der negativen Elektrode ist Blei. Wenn die Batterie entladen ist, ist die Bleianode eine Anode, und das Blei wird zu Pb "oxidiert, das von der Oberfläche der Elektrode in die Lösung diffundiert, und es tritt eine Ausfällungsreaktion mit dem 8042 auf. Wenn die Bleielektrode über dem Potential liegt ausreichend, um eine Festphasenkeimbildung zu verursachen, kann eine Festphasenreaktion auftreten. S042 kollidiert direkt mit Blei, um festes Bleisulfat zu bilden, und Pb2 + wird während des Ladens reduziert. Blei kann in Schwefelsäurelösung passiviert werden. Um dies zu verhindern, Schwamm Blei wird in der Produktion als negative Elektrode verwendet.

Um die Lebensdauer und Kapazität der Batterie zu verbessern und die Wasserstoffentwicklungsreaktion zu unterdrücken, müssen der negativen Elektrode verschiedene Expansionsmittel zugesetzt werden. Das negative Elektrodenkabel wird im Trocknungsschritt nach der Bildung leicht oxidiert, und ein Korrosionsinhibitor kann zugesetzt werden. Üblicherweise verwendete Expansionsmittel sind anorganische Expansionsmittel und organische Expansionsmittel. Anorganische Expansionsmittel umfassen Bariumsulfat, Bariumsulfat, Ruß usw., die die Diffusion des Elektrolyten erleichtern, die Tiefenentladung erleichtern, die Passivierung verzögern und das Schrumpfen der spezifischen Oberfläche der Elektrode verhindern. Das organische Quellmittel umfasst Huminsäure, Lignin, Lignosulfonat und synthetisches Gerbmittel und verhindert, dass die spezifische Oberfläche der Elektrode schrumpft. Übliche Antioxidationsinhibitoren sind a-Hydroxy-B-naminsäure, Glycerin, Xylit, Ascorbinsäure, Kolophonium usw., die alle die Bleioxidation hemmen können.

1.2.3 Batterieelektrolyt

Der Batterieelektrolyt ist Schwefelsäure. Dem Elektrolyten eine Konzentration von 0 hinzufügen. Bei 7 mol / l Na2SO wurde die Batteriekapazität signifikant verbessert. CoSO ist auch eine Art Zusatzstoff, den die Leute mehr studieren. Die Zugabe von CoSO in den Elektrolyten der Bleibatterie kann die Haftung zwischen dem positiven aktiven Material und dem Gitter sowie die Haftung zwischen Pb02-Partikeln verbessern, wodurch die Zykluslebensdauer des positiven Gitters effektiv verbessert wird. (NH4) 2Cr207-Elektrolytadditiv kann die Kapazität der Bleielektrode erhöhen, den Prozess der Kathode und Anode der Elektrode beschleunigen und das Überpotential der Sauerstoffausfällung verbessern. Darüber hinaus ist die Zugabe von Niacinamid, Verbindungen der Hydroxylamingruppe und ungesättigten aliphatischen Verbindungen zur Batterielebensdauer ebenfalls vorteilhaft

1.2.4 Gitter

Das batterieaktive Material wird normalerweise an einem Gitter aus Blei und Bleilegierung befestigt. Blei-Wismut-Legierungen sind die früher erfundenen Gitterlegierungen, und der noch weit verbreitete Germaniumgehalt beträgt 4 bis 6%. Blei-Wismut-Legierung weist im Vergleich zu reinem Blei gute mechanische Eigenschaften, gute Gießbarkeit, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und gleichmäßige Korrosion auf. Die Nachteile von Blei-Wismut-Legierungen sind ein großer elektrischer Widerstand, eine hohe Begasungsrate, ein erhöhter Wasserverlust der Batterie und eine beschleunigte Korrosion des Gitters. Zu diesem Zweck ist es notwendig, den Niobgehalt zu verringern, um eine Legierung mit niedrigem Niobgehalt und eine Legierung mit extrem niedrigem Niobgehalt zu bilden. Rutheniumarme Legierungen müssen hauptsächlich das Phänomen der thermischen Rissbildung beim Gittergießen lösen. Daher ist es notwendig, ein Keimbildner zuzusetzen. Die Keimbildner sind hauptsächlich s, Se, cu und As. Die wichtigsten tief liegenden Legierungen sind silberhaltige und Antimon-Barium-Legierungen; selen- und schwefelhaltige wismutarme Legierungen; Blei-Wismut-Arsenid-, Blei-Cadmium-Cadmium- und Blei-Cadmium-Silber-Legierungen; Blei-Calcium-Zinn-Aluminium-Legierungen;

1.2.5 Partition

Der Separator ist eine der Komponenten der Batterie. Seine Hauptaufgabe besteht darin, einen Kurzschluss zwischen positiv und negativ zu verhindern. Es erhöht jedoch nicht wesentlich den Innenwiderstand der Batterie, sondern ermöglicht es dem Elektrolyten, frei zu diffundieren und zu ionisieren. Darüber hinaus muss es eine bestimmte mechanische Festigkeit, Säurekorrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit aufweisen. Die Haupttypen von Separatoren sind mikroporöse Kautschukseparatoren, gesinterte mikroporöse Polyvinylchlorid-Kunststoffseparatoren, flexible Polyvinylchlorid-Kunststoffseparatoren, Glasfaser- und Polypropylenseparatoren, Glasfilamentseparatoren und Verbundseparatoren.

Analyse der Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien

1.2.6 Klassifizierung

Blei-Säure-Batterien werden üblicherweise in drei Klassifikationen verwendet.

1) Nach Zweck klassifiziert

Chinas Blei-Säure-Batterieprodukte werden nach Verwendung klassifiziert. Es ist hauptsächlich in verschiedene Aspekte unterteilt, wie z. B. Startnutzung, feste Nutzung und Stromverbrauch. Die Startbatterie wird hauptsächlich zum Starten und Beleuchten verschiedener Automobile, Lokomotiven und Schiffe verwendet. Es ist erforderlich, sich mit einem hohen Strom zu entladen, kann bei einer niedrigen Temperatur beginnen, der Innenwiderstand der Batterie sollte klein sein und die positiven und negativen Platten sollten dünn sein. Die feste Blei-Säure-Batterie wird hauptsächlich als Notstromquelle für verschiedene Großanlagen verwendet, die Platte ist dick, der Elektrolyt ist dünn und die Lebensdauer ist lang. Die Leistungsbatterie versorgt hauptsächlich verschiedene Stromversorgungssysteme mit Strom, und die langfristigen und kurzfristigen Leistungsanforderungen sind besser.

2) Klassifizierung nach Plattenstruktur

Es wird hauptsächlich in Pastentyp, Röhrentyp und Formtyp unterteilt. Das Bleioxid wird mit einer Schwefelsäurelösung zu einer Bleipaste verarbeitet, auf ein mit einer Bleilegierung gegossenes Gitter aufgetragen und getrocknet und zu einer pastösen Platte geformt. Das Skelett besteht aus einer Bleilegierung, und das faserige Rohr wird in der äußeren Hülle des Skeletts hergestellt, und das Rohr wird mit einem aktiven Material gefüllt. Diese Elektrodenplatte wird als Rohrplatte bezeichnet. Platte mit reinem Blei

Gießen heißt Formen.

3) Klassifiziert nach Elektrolyt und Ladungswartung

Hauptsächlich unterteilt in Trockenentladungsbatterie, trocken geladene Batterie, nass geladene Batterie, wartungsfrei, wartungsfreie Batterie, versiegelte Batterie mit Ventilsteuerung.

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