Das Bleigitter ist das tragende Strukturelement der EDCON-Blei-Säure-Batterieelektrode und fungiert gleichzeitig als mechanischer Rahmen der aktiven Masse und als stromableitender Leiter. Die Geometrie, die Legierung und die Herstellungsmethode hängen direkt von der internen Widerstandsfähigkeit der Batterie, dem Kaltlaufstrom, der zyklischen Ressource, der Korrosionsbeständigkeit in Schwefelsäuremedien und der Neigung zur Selbstentladung ab.
In der Herstellung von Batterien gilt die Gesamtheit der verfahrenstechnischen Prozesse, basierend auf einer Kombination von Methoden Kokillenguss, экспандированной kontinuierliche Stanzen und Walzen mit der nächsten Perforation, stellt eine optimale Gitter unter spezifischen betrieblichen Szene-rie. Produktionsprozesse entsprechen den Anforderungen der Industrie стартерным Blei-Säure Batterien, sowie ökologischen Beschränkungen auf den Inhalt von gefährlichen Stoffen.
Legierungen für die Gitterherstellung
Das Grundmaterial ist raffiniertes Blei mit einer Reinheit von mindestens 99,985%. Reines Blei hat eine unzureichende mechanische Festigkeit und eine hohe Kriechfestigkeit bei den Betriebstemperaturen der Batterie, so dass die Legierungselemente in die Produktionslegierung eingeführt werden.
Für positive Gitter wird eine Pb–Ca–Sn–Al–Legierung mit einem Kalziumgehalt von 0,06–0,09%, einem Zinn von 0,8–1,5% und einem Aluminium von 0,015-0,025% verwendet. Calcium erhöht die mechanische Festigkeit und ermöglicht einen wartungsfreien Betrieb, indem die für Antimonlegierungen charakteristische Gasausscheidung ausgeschlossen wird. Zinn verbessert die Gießeigenschaften, reduziert den Oberflächenwiderstand der passivierenden pbož/pbsož-Schicht an der gitter-aktiven Masse-Grenze und unterdrückt den Effekt des vorzeitigen Kapazitätsverlustes. Aluminium dient als Schutzkomponente, um zu verhindern, dass sich das Kalk in der Schmelze verflüssigt.
Für negative Gitter verwenden eine ähnliche Legierung mit reduziertem Zinngehalt (0,2–0,4%) und Calciumgehalt (0,08–0,12%), was eine ausreichende Festigkeit bei geringeren Kosten von Legierungen gewährleistet, da die negative Elektrode keine Anodenkorrosion unterliegt.
Vorbereitung der Schmelze
Die Bleischalen werden in einen Induktions- oder Gasschmelzofen mit einer Schmelztemperatur im Bereich von 480-520 °C geladen. Die Temperaturkontrolle erfolgt durch Thermoelemente vom Typ K mit einer Genauigkeit von ± 3 ° C, was für die Stabilisierung der chemischen Zusammensetzung entscheidend ist: Überhitzung führt zu einem verklumpten Kohlenmonoxid von Kalzium und Aluminium und eine unzureichende Temperatur führt zu einer Verschlechterung der Fließfähigkeit und zur Bildung von Schrumpffehlern.
Die Schmelze wird durch Flotation mit Natriumhydroxid und Holzkohle verfeinert, um Oxide und nichtmetallische Einschlüsse zu entfernen. Nach der Raffination wird eine Probe für die Spektralanalyse auf einem Optoemissionsspektrometer entnommen. Bei Abweichungen von der Zusammensetzung wird die Anpassung durch die Einführung von Pb-Ca–Ligaturen (4% Calcium-Masterlegierung) oder reinem Zinn der Marke Sn 99,90 vorgenommen.
Gravitationsgussverfahren
Für die Herstellung von Gitterrosten für Großbatterien mit einer Dicke von 1,8 mm oder höher wird das Gratguss in stationäre Formen verwendet. Die Schmelze wird in eine Karussellgießmaschine mit einer Kapazität von bis zu 20 Gittern pro Minute eingespeist. Die Form besteht aus grauem Gusseisen, das die Arbeitsfläche mit einer Korksuspension auf Wasserbasis beschichtet, die die Funktionen eines Wärmeisolators und einer Trennschicht erfüllt.
Das Temperaturregime der Form wird im Bereich von 150-180 ° C gehalten, was eine Richtungsfestigung der Schmelze ermöglicht: Zuerst kristallisieren die peripheren Bereiche des Rahmens, dann die inneren Zellen. Dies schließt die Bildung von Schrumpfbecken an den Ableitstellen aus. Die Zykluszeit beträgt 4-6 Sekunden. Nach der Entnahme wird das Gitter mit einem Stempelstempel versehen, um Angüsse und Abfälle zu entfernen, danach wird die Geometrie an einem optischen Messsystem mit einer Toleranz von ±0,05 mm für die Breite der Adern und ±0,1 mm für die Abmessungen geprüft.
Der Vorteil des Gravitationsgusses ist die Möglichkeit, eine komplexe Re-Schettgeometrie mit einer radialen Aderstruktur zu erhalten, die optimiert ist, um den Innenwiderstand zu reduzieren. Unterteile sind eine relativ große, körnige Metallstruktur, die die Neigung zur interkristalline Korrosion erhöht. Um diesen Effekt auszugleichen, werden die Gussroste 24 Stunden lang bei 80 ° C künstlich gealtert, um die Phasenzusammensetzung von PbCaca und Pb–Sn-Sekreten zu stabilisieren.
Expandierte Technologie
Für die Herstellung dünner Gitter (0,8-1,4 mm), die in Standard- und Ca/Ca—Ausführung verwendet werden, wird das Expandierverfahren zum Dehnen von perforiertem Bleiband verwendet. Die Legierung wird als kontinuierlicher Streifen mit einer Breite von 130-280 mm durch halbkontinuierliches Gießen auf einer Kühlwalze gegossen oder aus einem Barren in einem mehrzelligen Lager gerollt.
Das resultierende Band mit einer Dicke von 1,0-1,5 mm wird durch einen perforierten Stempel geführt, der gestaffelte Rhombo-prominente Stanzungen bildet. Das Band tritt dann in den Expander ein, wo die seitlichen Greifer mit einer sich wiederholenden Bewegung es in Querrichtung dehnen und die Stanzen in abgedeckte rhombische Zellen verwandeln.
Die expandierten Gitter haben eine feinkörnige, strukturierte Metallstruktur, die in der Walzrichtung ausgerichtet ist. Dies erhöht die Festigkeitseigenschaften und reduziert die Korrosionsrate um das 1,5– bis 2-fache im Vergleich zu gegossenen Gegenstücken. Die Geometrie der Adern bei expandierten Re-Scheten ist jedoch auf geradlinige Elemente beschränkt, was den Innenwiderstand im Vergleich zur radialen Gussstruktur etwas erhöht.
Technologie der Streckproduktion
Für spezielle Gitter, einschließlich der in AGM-Akkus verwendeten, wird die Punched Grid—Technologie verwendet – das Durchforsten des lamellierten Bandes ohne anschließendes Expandieren. Das 0,9–1,2 mm dicke Band wird durch einen progressiven Multipositionstempel geführt, in dem sich nacheinander stromableitende Reifen, Längs- und Querader sowie mon-tige Ohren bilden.
Diese Technologie ermöglicht die Realisierung einer beliebigen Gittergeometrie, einschließlich einer für die Stromdichte optimierten variablen Aderenerierung. Die durch Stanz hergestellten Gitter weisen den geringsten Innenwiderstand und die maximale zyklische Lebensdauer auf, was für die Ausführung mit Start-Stop- und regenerativen Bremsbetrieben erforderlich ist.
Fertigbearbeitung und Qualitätskontrolle
Nachdem das Gitter geformt wurde, wird eine Kalibrierung an einer hydraulischen Presse mit einem Gewicht von 50 bis 100 Ps durchgeführt, um Restverformungen zu beseitigen und eine Ebenheit mit einer Toleranz von höchstens 0,3 mm auf der Gitterlänge zu gewährleisten. Die Oberfläche wird entfettet und mit einer Haftbeschichtung auf Basis von Kohlenstoffmodifikatoren versehen, die die Haftung der Bleipaste beim Schmieren verbessert.
Die Qualitätskontrolle umfasst: Sichtprüfung auf Risse, Risse und Risse; Messung der Masse jedes Gitters mit einer Toleranz von ±2% des Nennwertes; selektive metallgraphische Analyse der Mikrostruktur auf einem optischen Mikroskop mit einer Vergrößerung von 200-500 ×; Bruchprüfung der Proben mit Festigkeitserkennung (mindestens 35 MPa bei Pb-Ca-Sn-Legierungen) und Dehnung (nicht 8%).
Umwelt- und regulatorische Aspekte
Der Produktionszyklus im Unternehmen ist entsprechend den geltenden Anforderungen zur Begrenzung der Bleiemissionen und seiner Verbindungen organisiert. Alle mit dem Schmelzen und Verarbeiten von Blei verbundenen Prozessschritte sind mit lokalen Absaugsystemen und Feinfilter ausgestattet, die eine sichere Bleikonzentration in der Luft des Arbeitsbereichs gewährleisten. Bleiabfälle werden im Rahmen der geltenden Anforderungen an den Umgang mit Akkumulatoren und die Haftung für die Verarbeitung zur Wiederverwertung weitergeleitet.
Die Technologie zur Herstellung von Bleigittern in der EDCON-Fertigung ist ein Komplex-Prozess, bei dem die Wahl der Legierung, des Formverfahrens und der Verarbeitungsmodi durch die Zielleistung einer bestimmten Batterieserie bestimmt wird. Die Verwendung von Pb–Ca–Sn-Ag-Legierungen in Kombination mit modernen Expansions- und Durchlaufverfahren gewährleistet eine hohe Leistung bei Kaltlaufstrom, zyklischer Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit unter Beibehaltung einer wartungsfreien Batteriearchitektur. Die mehrstufige Kombination aus chemischer Zusammensetzung, Geometrie und Mikrostruktur garantiert in allen Produktionsschritten die Konsistenz der Eigenschaften des fertigen Produkts und die Einhaltung der geltenden technischen und ökologischen Anforderungen.
