Производство аккумуляторов

Производство свинцово-кислотных аккумуляторов

На начальном этапе оксид свинца производится одним из двух способов:

• В котле Бартона формируется мелкодисперсный поток капель свинца по средствам продува воздуха через расплавленный металл. Так образуется оксид свинца, покрывающий ядро из чистого металла.
• Метод измельчения основан на работе специальной вращающейся мельницы, в которую загружается твердый свинец. Выделяющееся в процессе дробления тепло способствует окислению свинцовой поверхности.

Для изготовления решетки используется метод отливки. Причем для автомобильных аккумуляторов деталь производится из деформированного сплава.

Пастирование — следующий технологический этап, на котором получение аккумуляторной пасты достигается смешиванием оксида свинца с серной кислотой, водой, и определенными запатентованными добавками. Для полного высыхания запрессованной в решетку пасты используется высокотемпературная печь.

Процесс электрического формования аккумуляторных пластин происходит в ваннах с разбавленной серной кислотой. Для формирования положительных и отрицательных элементов через пластины пропускается постоянный ток. После полного высыхания деталей, пластины режутся и собираются в аккумуляторные ящики.

Основные элементы оборудования для производства электродов:

• мельницы для помола свинца
• литейные автоматы для изготовления токоотводов (решеток)
• намазочные машины и смесители

Производство литиевых (Li-ion) аккумуляторов

Технология изготовления литиевых аккумуляторов схожа с производством никель-кадмиевых ячеек. Покрытие активных электродов осуществляется с применением металлической фольги. Для производства анода используется углерод, для катода – литий металл оксида.

Материалы поступают в производственный цех в виде черного порошка, который трудно отличить визуально друг от друга. Они не должны смешиваться, в противном случае, может произойти разрушение аккумуляторной батареи. Поэтому для производства анодов и катодов желательно использовать отдельные помещения.

Максимальное увеличение площади электродов и, соответственно, повышения тока ячейки, достигается путем измельчения материала. Для анода используется медная фольга, а для катода – алюминиевая. Металл поступает в барабанах, диаметром 500 мм.

Электронные материалы и проводящий состав смешиваются до получения суспензии. Элементы распределяются на плоскости с фольгой, над которой располагается нож.

После нанесения суспензии, пленка подвергается термической обработке в сушильной печи. Далее происходит нарезка высушенной пленки и формирование пластин, которые регулируются определенным размером в зависимости от параметров электрода.

Стоит учесть, что процесс нарезки пленки является весьма ответственной стадией производства, – любые отклонения или неровности могут стать причиной короткого замыкания элементов в ячейке. По этой причине, комплектовать производство необходимо высокоточными машинами, обслуживание которых должно производится опытным и квалифицированным персоналом.

Для сборки ячеек аккумуляторных батарей на крупных заводах применяются полностью автоматизированные производственные линии. Использование ручного метода сборки встречается на небольших предприятиях.

На начальном этапе комплектации компонуются электроды и сепараторы, расположенные между анодными и катодными элементами. При этом применяют два варианта электрода. Выбор зависит от типа ячейки – прямоугольной для плоских элементов и спиральной для цилиндрических ячеек.

Процесс формовки требует прохождения собранной ячейки, как минимум, одного контрольного заряда/разряда аккумуляторной батареи. Это необходимое условие для полной и корректной активации рабочих элементов и материалов, преобразование их в действующее, активное состояние. Вместо стабильного рабочего напряжение используется кривая зарядки постоянного тока.

Метод формовки основан на питании аккумулятора, которое осуществляется по принципу постепенного повышения напряжения. Подобный способ позволяет основной массе элементов литиевой химии создавать на аноде твердый электролит SEI, регулирующий тактовый процесс зарядки батареи в условиях обычного использования аккумулятора.

Основное оборудование для производства литиевых аккумуляторов:

• масс спектрометр-анализатор химического состава материалов;
• электронный микроскоп с функцией сканирования;
• калориметры для определения тепловых свойств ячеек и материалов;
• вибрационные столы и климатические камеры для настройки производительности ячеек;
• тестирующее оборудование для определения срока эксплуатации аккумулятора и циклов его зарядки