Verschiedene Technologien zur Herstellung von Blei-Säure-Batterien403

Aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit werden Blei-Säure-Batterien in vielen Anwendungen eingesetzt. Zu den häufigsten Anwendungen gehören Automobile (zum Laden von Geräten wie Abflüssen), Speicher für erneuerbare Energien (Solarmodule) und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV). Der Herstellungsprozess von Bleisäure umfasst mehrere Schlüsseltechnologien, die eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Haltbarkeit spielen. In diesem Artikel werden wir verschiedene Prozesse bei der Herstellung dieser Batterien besprechen, ihre technischen Aspekte hervorheben und es uns ermöglichen, mehr über sie zu verstehen. Dies wird uns helfen, unsere Systeme entsprechend anzupassen.

1. Heißsiegeltechnologie vs. Klebesiegeltechnologie

Technische Merkmale:

Die Heißsiegeltechnologie ist ein gut erforschter Ansatz zum Versiegeln von Blei-Säure-Batteriemodulen. Grundsätzlich wird Wärme zum Verbinden der Komponenten einer Blei-Säure-Batterie, nämlich des Deckels und des Behälters, verwendet. Die folgenden Darstellungen geben die technischen Merkmale des technologisch-chemischen Heißsiegelprozesses wieder:

• Starke und zuverlässige Bindung: Die Verbindung ist aufgrund der Wärmeeinwirkung recht robust und hermetisch. Somit können Dichtmittel nicht aus den Zellen entweichen, gewährleisten aber eine hohe Integritätssicherung der Zelle.

• Effizient und schnell: Die Produktionsrate von heißversiegelten Batterien erhöht sich erheblich, da dies nicht viel Zeit in Anspruch nimmt.

• Minimaler Einsatz zusätzlicher Materialien: Einige zusätzliche Materialien zählen bei minimalem Einsatz zu allen Versiegelungstechniken.

Bei der Klebeversiegelungstechnik werden jedoch Klebesubstanzen eingesetzt, um die Batterieteile miteinander zu versiegeln.

Die technischen Merkmale der Leimversiegelung sind:

• Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Klebeversiegelungen bieten mehr Flexibilität beim Design und können die unregelmäßigen Formen unregelmäßiger Komponenten abdichten. Es bietet eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen.

• Widerstandsfähigkeit gegenüber verstärkten Vibrationen: Die Klebeeigenschaften der Klebedichtung sorgen für eine bessere Beständigkeit bzw. Dämpfung gegenüber starken Vibrationen. Diese Einschränkungen können besonders bei Geräten nützlich sein, die starken mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

• Einfache Reparierbarkeit: Durch Entfernen und erneutes Auftragen des Klebers lässt sich der verklebte Akku leicht reparieren oder bei Bedarf wieder verschließen.

Vergleich der beiden Technologien

Beide Heißsiegeltechnologien haben viele Vor- und Nachteile gemeinsam, was sie zu möglichen Alternativen für bestimmte Batterieanwendungen macht. Hier ist ein Vergleich zwischen den beiden Technologien:

Dichtwirkung:

Durch die Heißversiegelung werden Stärken wie die robuste und hermetische Verbindung genutzt, die bei Batterien zu einer Verringerung des Risikos durch Auslaufen von Elektrolyten in anderen Batterien führen kann.

Fertigungseffizienz:

Die Heißsiegeltechnologie ist unbestreitbar schneller, ermöglicht höhere Fertigungsgeschwindigkeiten und steigert so die Kosteneffizienz der Großfertigung. Dadurch wird die Leimversiegelung möglicherweise langsamer und ist daher für hochintensive Arbeitsplätze nicht so ideal.

Gestaltungsmöglichkeiten:

Die beim Klebeversiegeln mögliche Form und Größe bringt mehr Flexibilität, während beim Heißversiegeln beim Versiegeln unregelmäßig geformter Teile einige Einschränkungen auftreten können.

Reparierbarkeitskapazitäten:

Mit Klebstoff versiegelte Batterien lassen sich in der Regel leichter reparieren oder wieder verschließen, da der Klebstoff entfernt und ersetzt werden kann. Andererseits erfordern heißversiegelte Batterien möglicherweise komplizierte Reparaturprozesse.

Durch die Kenntnis der technischen Merkmale und die Berücksichtigung der Vorteile und Einschränkungen beider Wärmearten wäre es für Designer viel einfacher, zwischen den beiden verfügbaren Optionen zu wählen.

2. TTP-Schweißtechnologie vs. Brückenschweißtechnologie

Die TTP-Schweißtechnik (Through-The-Partition) und die Brückenschweißtechnik sind zwei gängige Methoden zum Verbinden der negativen und positiven Platten der Batterie. Lassen Sie uns ihre technischen Merkmale kennenlernen und sie dann vergleichen, um sie besser zu verstehen.

Technische Merkmale

Die TTP-Schweißtechnologie verbindet die durch den Separator gebildete Schweißnaht direkt, indem sie Schweißnähte zwischen den Platten erzeugt. Es verbindet die positiven und negativen Platten der Batterie. Zu den technischen Merkmalen der TTP-Schweißtechnik gehören:

• Minimierter Innenwiderstand: Durch das TTP-Schweißen wird eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Platten hergestellt, der Innenwiderstand der Batterie minimiert und so deren Leistung gesteigert.

• Verbesserte mechanische Stabilität: Da die Schweißverbindung eine verbesserte mechanische Stabilität ohne Bewegung der Platten bietet, kann sie die Gesamtlebensdauer der Batterie verbessern.

• Gleichmäßige aktuelle Verteilung: Das TTP-Schweißen sorgt für eine gleichmäßige Stromverteilung über die Platten, sodass keine Gefahr einer ungleichmäßigen Ladung/Entladung besteht und gleichzeitig die Batterielebensdauer verlängert wird.

Bei der Brückenschweißtechnik hingegen werden kleine Metallbrücken oder -bänder zwischen den positiven und negativen Platten verwendet. Zu den technischen Merkmalen dieser Art des Schweißens gehören:

• Flexibilität im Design: Das Brückenschweißen ermöglicht eine wesentlich größere Flexibilität bei der Plattenkonstruktion, da die Brücken an unterschiedliche Größen und Konfigurationen verschiedener Platten angepasst werden können.

• Einfache Herstellung: Brückenschweißen kann im Vergleich zum TTP-Schweißen, das möglicherweise eine hervorragende Präzisionsausrüstung und -ausrichtung erfordert, einfach und schnell sein.

• Erhöhte Sicherheit: Die Verwendung von Brücken beim Brückenschweißen kann einige zusätzliche Sicherheitsvorteile bieten, z. B. die Vermeidung von Stromkreisen zwischen denselben Plattenpaaren, die andernfalls eine Gefahr darstellen würden.

Vergleich der beiden Technologien

Offensichtlich unterscheiden sich diese beiden Technologien aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile erheblich voneinander und rechtfertigen ihre Beachtung. Hier ist ein Vergleich zwischen den beiden:

Innenwiderstand:

Die TTP-Schweißtechnologie hat einen geringeren Innenwiderstand, was aufgrund der direkten Platte-zu-Platte-Verbindung zu einer Verbesserung der Batterieleistung im Vergleich zum Brückenschweißen beiträgt.

Mechanische Stabilität:

Die Schweißverbindung verbessert die mechanische Stabilität einer Batterie, da sie Plattenbewegungen verhindert und die Widerstandsfähigkeit der Batterie gegenüber mechanischer Belastung erhöht.

Designflexibilität:

Das Brückenschweißen ermöglicht eine größere Designflexibilität, da Brücken an unterschiedliche Plattengrößen und -konfigurationen angepasst werden können. Platten, die mit TTP-Schweißen hergestellt werden, können hinsichtlich des Designs Einschränkungen aufweisen, da es potenzielle Einschränkungen bei der Anpassung der Beschichtung durch den Separator gibt.

Einfachheit der Herstellung:

Bridge ist im Allgemeinen einfacher und schneller (und eignet sich daher für die Fertigung großer Stückzahlen), während die Verwendung von TTP-Schweißen die Qualität der Schweißnähte durch den Einsatz von Ausrüstung und sorgfältiger Ausrichtung verbessert. Dies wiederum erhöht den Standard der Herstellungsprozesse trotz potenziell steigender Komplexität.

Die Berücksichtigung aller technischen Aspekte sowie der Vergleich der Vorteile und Einschränkungen der TTP-Schweiß- und Brückenschweißtechnologien gegenüber der Batterieindustrie macht Hersteller auf mögliche Entscheidungen aufmerksam und trifft so eine fundierte Entscheidung.

3. Stanzgitter-Technologie

Blei-Säure-Batterien benötigen eine gewisse Menge Blei, bestehen jedoch hauptsächlich aus Hydrometern und elektrochemischen Zellen, die nicht mehr als 30–40 % des gesamten Zellvolumens ausmachen können. Gitterstruktur und -form spielen eine entscheidende Rolle für die Elektrizität, die während der Entladung zwischen den Bleiplatten geleitet wird. In diesem Abschnitt wird die Punching Grid-Technologie beschrieben.

Technische Merkmale

Die Stanzgittertechnologie verfügt über die folgenden technischen Merkmale:

• Hohe Präzision: Stanzmaschinen erzeugen die Gitterstruktur mit hoher Präzision, sorgen für eine gleichbleibende Gleichmäßigkeit und tragen zur Leistungssteigerung der Batterie bei.

• Verbesserte Leitfähigkeit: Das gestanzte Design des Gitters ermöglicht einen effizienten Elektronenfluss zwischen dem aktiven Material und den Anschlüssen und verbessert dadurch die elektrische Leitfähigkeit der Batterie.

• Optimale Plattenstärke: Die Stanzgittertechnologie ermöglicht die Herstellung präziser Gitter mit präziser Dicke, was eine optimale mechanische Stabilität gewährleistet und den Innenwiderstand minimiert.

• Kostengünstig: Aufgrund seiner Eignung für die Batterieproduktion in großem Maßstab ist es im Vergleich zu anderen Gitterherstellungsverfahren relativ kostengünstig.

In vielen Anwendungen ist die Stanzgittertechnologie weit verbreitet, da sie eine verbesserte Möglichkeit zur Herstellung hochwertiger Gitter mit hervorragenden Leistungsmerkmalen bietet, die zur Gesamteffizienz und Langlebigkeit von Blei-Säure-Batterien beitragen.

4. Erweiterte Grid-Technologie

Ein erweitertes Gitter ist eine weitere gängige Methode zur Herstellung von Blei-Säure-Batteriegittern. Grundsätzlich handelt es sich bei dieser Technik um das Aufweiten eines Bleilegierungsstreifens, um die gewünschte Gitterstruktur zu erzeugen. Lassen Sie uns nun einen Blick auf die technischen Merkmale der erweiterten Netztechnologie werfen.

Technische Merkmale

Das erweiterte Raster umfasst folgende technische Features:

• Strukturelle Integrität: Erweiterte Gitter bieten eine hervorragende strukturelle Integrität, was der Batterie zu einer verbesserten mechanischen Stabilität verhilft.

• Investierte Fläche: Das erweiterte Gitterdesign vergrößert die Oberfläche des aktiven Materials und ermöglicht so effizientere elektrochemische Reaktionen bei gleichzeitig besserer Batterieleistung.

• Gestärkte Haltbarkeit: Durch die Verbesserung der Gitterstruktur minimiert die Haltbarkeit der Batterie Vibrationen und mechanische Belastungen.

• Designvielfalt: Die erweiterte Gittertechnologie ermöglicht es Designern, eine große Auswahl an Gitterentwürfen und -konfigurationen zu entwickeln, sodass die Hersteller ausreichend Platz haben, um die Gitter entsprechend der jeweiligen Anwendung anzupassen.

Die hervorragenden mechanischen Eigenschaften und die Designvielfalt der erweiterten Gittertechnologie haben dazu geführt, dass sie in der Blei-Säure-Batterieherstellungsindustrie immer beliebter wird.

5. Gravity-Cast-Grid-Technologie

Beim Schwerkraftguss handelt es sich um ein Gießverfahren zur Herstellung von Blei-Säure-Batteriegittern. Beim Gießen wird geschmolzene Bleilegierung unter Einwirkung der Schwerkraft in Formen gegossen. Nun werden die technischen Merkmale des Schwerkraftgussgitters erläutert.

Technische Merkmale

Die technischen Merkmale des Schwerkraftgusses sind:

• Hohe Präzision: Bei vorgefertigten Gittern führt der Schwerkraftguss zu außerordentlich komplizierten Designs sowie präzisen Abmessungen und gewährleistet so eine hochwertige Passform und Leistung der Batterien.

• Einheitlicher Aufbau: Die erstarrte Bleilegierung im Inneren der im Schwerkraftgussverfahren hergestellten Gitter verleiht ihnen eine gleichmäßige Struktur, die für eine bessere elektrische Leitfähigkeit und Haltbarkeit der Gitter sorgt.

• Erhöhte Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit der erstarrten Bleilegierung im Inneren der Schwerkraftgussgitter wird verbessert, was zu einer längeren Batterielebensdauer führt.

• Geeignet für große Gitter: Der Schwerkraftguss eignet sich in erster Linie für die Herstellung großer und komplexer Gitter, wodurch diese Technologie in der Lage ist, den hohen Kapazitätsanforderungen verschiedener Branchen und Anwendungen gerecht zu werden.

6. Interne Technologie vs. externe Technologie

1. Interne Technologie

Bei der internen Technologie handelt es sich um eine Batterieaktivierungstechnologie vor Verlassen des Werks. Hier ist eine Zusammenfassung dessen, was bei der Bildung einer Blei-Säure-Batterie passiert:

1. Eintauchen in Schwefelsäure: Nachdem die Batterieplatten fertiggestellt und vorbereitet wurden, werden sie für mehrere Stunden in eine Lösung aus Schwefelsäure getaucht. Dadurch bilden sich auf den Plattenoberflächen Bleisulfatschichten, die für die elektrochemische Reaktion der Batterie unerlässlich sind.

2. Variablen verwalten: Branchenforschung unterstreicht, wie wichtig es ist, Variablen wie Säurekonzentration und Einweichzeit während der Bildung sorgfältig zu verwalten, da dadurch die Batterieleistung erheblich verbessert werden kann.

3. Formationsarten: Es gibt zwei Arten der Formation – trocken und nass. Bei der Trockenformation werden die Platten außerhalb des Batteriegehäuses in einem großen Elektrolytlösungstank geladen. Nassgeformte Batterien hingegen werden im Batteriegehäuse geladen.

4. Wärmemanagement: Bei der Nassformation werden Batteriegehäuse oft in ein Wasserbad getaucht, um die große Wärmemenge zu bewältigen, die beim Laden der Batterie entsteht. Hohe Temperaturen während der Formung können die Wirksamkeit und Lebensdauer der Batterie verringern.

5. Ladevorgang: Der eigentliche Ladevorgang umfasst eine Reihe von Ladevorgängen und Pausen zwischen den Ladevorgängen. Der erste Ladevorgang kann über einen Tag dauern. Anschließend wird die Batterie entladen und wieder aufgeladen.

6. Trockengeformte Platten: Bei trocken geformten Batterien werden die Platten aus dem Elektrolyttank entnommen, getrocknet und in das Batteriegehäuse eingebaut. Diese Batterien werden ohne Elektrolytlösung geliefert.

7. Testen und Optimieren: Nach der Formierung wird die Batterie einem Hochentladungstest unterzogen, um etwaige Defekte auszuschließen. Es kann auch mehrere weitere Entlade-/Aufladezyklen durchlaufen, um einen optimalen Betrieb zu erreichen.

8. Endmontage und Versand: Nach Erhalt der Endladung wird die Batterie zur Endmontage geschickt und anschließend versandt.

Dieser Bildungsprozess einer Blei-Säure-Batterie ist von entscheidender Bedeutung, um die Batterie auf den Empfang einer elektrischen Ladung vorzubereiten und ihre ordnungsgemäße Funktion und Langlebigkeit sicherzustellen.

2. Externe Technologie

Bei der externen Technologie werden automatisierte Geräte eingesetzt, um den Batteriebildungsprozess zu beschleunigen und zu steigern. Durch Automatisierung erreichen Hersteller einen deutlich höheren Durchsatz, eine verbesserte Qualität und einen sichereren Arbeitsplatz für die Mitarbeiter. Einige externe Technologieaspekte umfassen

1. Automatisiertes Eintauchen der Platte: Die Ausrüstung kann Platten ordnungsgemäß in Schwefelsäurelösungen eintauchen und sorgt so für Gleichmäßigkeit und Genauigkeit während des Formierungsprozesses. Das Ergebnis ist eine hochwertige Batterie mit besserer Leistung und Lebensdauer.

2. Automatisierte Wasserbadsysteme: Die automatisierte Wasserbadausrüstung hält die erforderliche Temperatur und den erforderlichen Wasserstand aufrecht, wodurch weniger Fehler möglich sind und keine manuelle Unterstützung erforderlich ist. Es steigert die Effizienz, indem es die Leistung steigert und die Wahrscheinlichkeit von Verletzungen am Arbeitsplatz verringert.

3. Softwaregesteuertes automatisches Laden: Der Einsatz softwaregesteuerter automatischer Ladegeräte verbessert die Kontrolle und Präzision des Ladevorgangs. Es wurde nachgewiesen, dass das automatische Laden im Vergleich zur manuellen Steuerung zu besseren Batterien mit höherer Leistung führt.

4. Automatisierte Tests: Sobald die Batterien geformt sind, müssen sie einer Prüfung unterzogen werden, um Mängel festzustellen. Die Prüfmaschinen können viele Batterien pro Minute effizient testen und übertreffen damit die Fähigkeiten des menschlichen Personals. Die defekten Batterien würden automatisch an eine Ausschussstation geschickt, was Zeit spart und den Qualitätskontrollprozess rationalisiert.

Im Allgemeinen haben sowohl interne als auch externe Technologien den Batterien Vorteile verschafft. Dennoch erfordert die Auswahl die Berücksichtigung verschiedener Faktoren, abhängig von den besonderen Anforderungen und Prioritäten bei der Entwicklung oder Integration dieser Faktoren.

Schlussfolgerungen

Im Bereich der Herstellung von Blei-Säure-Batterien tragen zahlreiche Technologien zur Herstellung leistungsstarker und zuverlässiger Batterien bei. Von Versiegelungstechnologien wie Heißsiegeln und Klebeversiegeln bis hin zu Schweißmethoden wie TTP-Schweißen und Brückenschweißen spielt jede Technologie eine wichtige Rolle dabei, sicherzustellen, dass die Integrität und Funktionalität von Blei-Säure-Batterien gut geschützt ist. Gittertechnologien wie Stanzgitter, Streckgitter und Schwerkraftgussgitter ermöglichen die Herstellung von Gittern mit ausgezeichneter mechanischer Stabilität, elektrischer Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Wahl zwischen internen und externen Technologien ermöglicht es dem Hersteller außerdem, die Nutzung aktiver Materialien zu optimieren und bietet die Möglichkeit, das Design der Batterie individuell anzupassen.

Das Verständnis der technischen Merkmale, Vorteile und Einschränkungen dieser Fertigungstechnologien versetzt Batteriehersteller in die Lage, fundierte Entscheidungen hinsichtlich der Auswahl der am besten geeigneten Methoden für ihre spezifischen Anwendungen zu treffen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung dieser Technologien wird der Blei-Säure-Batterieindustrie dabei helfen, den sich ändernden Anforderungen verschiedener Sektoren gerecht zu werden, und ihrerseits wird sie auch eine nachhaltigere und effizientere Zukunft gestalten.