1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Безуходные свинцовые аккумуляторы находят все более широкое применение в бытовой электро-, радио- и телеаппаратуре, успешно конкурируя с первичными и вторичными источниками тока других систем. 7.7. Премзведстве стартернык батарей Среди существующих свинцовых аккумуляторов наиболее распространены аккумуляторы с пастированными (намазными) пластинами, которые применяют главным образом в производстве стартерных батарей. Большинство стартерных батарей изготовляется по порошковой технологии, согласно которой исходным сырьем для приготовления активных масс (паст) служит свинцовый окисленный порошок.
Принципиальная схема производства, предусматривающая использование высокоироизводнтельного оборудования и современных технологических приемов рабаты, показана на схеме 7Л. Получение свнпцевеге порошка. Свинцовый порошок изготовляют во вращающихся мельницах, в которые автоматически подают свинцовые бруски — чушки. Размол материала происходит за счет деформации и усталостного разрушения металла по плоскостям скольжения кристаллов свинца.
Важную роль играют внешние условия и прежде всего температура и влажность воздуха, которые способствуют окислению свинца с появлением многочисленных микротрещин на поверхности металла, Регулируя скорость подачи и температуру воздуха, а также число оборотов мельницы, можно изменять окисленность порошив н степень его дисперсностн.Обычно свинцовый порошок содержит от 55 до 65$ оксида свинца, распределенного на поверхности частиц, а доля частиц с размером ниже 1зз БЗ мкм превышает 90 те.
Готовый порошок подается шнековым транспортером в бункер-накоиятель. Литье решетня н других деталей. Свинец используют также для приготовления св нцово-сурьмянаго сплава, из которого методом литья изготовляют электродные решет- С х е и а тл. Краткая техмояотяеескея схеме мромееохстее стер- теряых сеяяцоеых батарей ки, баретки, втулки, перемычки, прутки для пайки. Плавление компонентов сплава, перемешнвание и подача осуществляютса магиитодинамнческим методом. Установка обеспечивает механизированную загрузку чушек свинца н сурьмы, а также устройство для автоматического поддержания уровня н температуры сплава.
К линейным автоматам сплав полаетса по трубам. Наибольшие технические трудности вызывает литье тонких решеток. Качество литья зависит от температурного режима, состава сплава, конструкции литейных форм и другях факторов При этом особое внимание уделяется обеспечению равномерной температуры по всей поверхности формы, так как перегрев, особенно местный, приводит к возникновению внутренних напряжений в отливке я образованию трещян. Рабочую поверхность формы покрывают теплонзолирующим слоем, содержащим пробковую муку я силнкат натрия, который обеспечивает равяомерное заполнеияе каналов расплавленным металлом.
Чаще всего применяют сплав, содержащий 3 — 5 % сурьмы и 0,1 — 0,8 % мышьяка. еезготовяенне пастнрованнык пластин. Для приготовления паст применяют свинцовый порошок. серную кис- ИИ лоту и воду. В состав паст для отрицательных электродов входят также расширители. Сущность процесса сводится к смешению рецептурных количеств «омпоиеитов, в результате чего образуется сложная смесь сулъфатов свинца различной осиоипости, оксида свинца и металлического свинца, Для приготовления паст применяют непрерывно действующие смесителя шиекового типа, а также мешалки с Е-образиыми лопастями я мешалки бегуикового типа, Нанесение пасты иа аккумуляторную решетку (пасгироваяяе) производится с помощью иамазочпой машины.
Свеженамазаииые иластяиы подвергают прокатке нли прессовке для выравинваиия поверхности, уплотнения пасты, отжима влаги и улучшения контакта между пастой (активной массоЩ и реи1еткой. Затем пластины проходят сушку, ири «оторой нз них удаляется более 30~ влаги. Для предотвращения образования трещин, особенно при интенсивных режимах сушки, пластины перед поступлением в сушило выдерживают иа стеллажах ири комнатной температуре в течение 2 — 3 сут либо подвергают «арбоиизапии обработкой в слабом растворе харбояата аммония.
Обработка занимает ие более 2 — 3 мпи и может быть произведена окунанием или орошеяиеы. Образуиицаяся ири этом поверхностная пленка из карбояата свинца толщиной 36— 30 мкм защящает пластину от растрескиваиия в процессе сушки, которая проводится в миотозональных туннельиых конвейерных сувилах иенрерывяого действии, рабе- тающих но принципу конвекцин. Для аккумуляторных пластин характерна различная инерционность волей влажности и температуры: нагрев пластин происходит значительно интенсивнее, чем обезаоицшаиие. Это ограничивает возможность интеисяфпкации процесса сушки пз-за опасности появления трещин н ухудшения адгезпя насты к решетке.
Повысить скорость сушки позволяет радиационно-копие«тканый метод. Преимущество этого метода состоит в том„что пря сушке пластин с помощью инфракрасного язлучеипя интенсивность испарения влага (яо сравнению с коивективной сушкой] значительно увеличивается. Для оптимизации скоростей нагрева и обезвоживания пасты предложен способ осциллироааиия, т. е.
яоперемеииый нагрев и охлаждение пластин через определенные яромежуткн времени. Это позволяет использовать высокотемпературный нагрев прн сохранении необходимого качества 195 пластин и существенном сокращении продолжительности сушки. Формирование пластин. Высушенные пластины поступают на склад-накопитель и оттуда — па формирование, сущность которого сводится к катодиому восстановлению соединений двухвалентиого свинца до металлического свинца на отрицательных пластинах, и анодному окислению тех же соединений до диоксида свинца на положительных пластинах.
Обычно применяют совместное формирование разноименных пластин, которое проводят в Формировочных баках илн в батарейных моноблоках. Б последнем случае высушенные пластины поступают сначала на сборку батарей и только после этого подвергаются формированию. Формирование проводят в разбавленной серной кислоте прн плотности тока не выше 200 А/м'. При погружении пластин в электролит трехосновный сульфат свинца, находящийся в поверхностном слое активной массы, энергично взаимодействует с серпой кислотой: ЗРЬО РЬОч Н~О+ ЗНзЗОч -~ 4РМО~ + 4Н~О (тля) Аналогично реагирует с электролитом окснд свинца.
На отрицательных пластинах образование кристаллов свинца начинается в точках контакта решетки с активной массой. Их дальнейший рост происходит параллельно образованию новых центров кристаллизации. Таким образом, поверхность формируемой пластины состоит из беспорядочно ориентированных дендрнтных кристаллитов свинца, расположенных на фоне сульфата свинца. Формирование положительных пластин также начинается у поверхности решетки.
В отформированной активной массе присутствуют две кристаллические модификации, ромбическая а-РЬОз и тетрагональная Р-РЬОз, причем вторая является преобладающей, Кристаллы а-РЬОм имеющие более высокую электрическую проводимость, прн определенных условиях создают пространственную ячеистую структуру, которая способствует снижению омическнх потерь напряжения в активной массе и увеличению срока службы электродов. Установлено симбатное изменение концентрации ЗРЬО.РЬЯНО,.НзО в пасте н а-РЬОт в отформированной активной массе. Процессы химического взаимодействия компонентов пасты с серной кислотой и электрохимического образования диоксида свинца протекают параллельно.
По даи- 196 ным Д. Павлова, основные сульфаты разлагаются по реакции (7.12) в течение первых двух часов формирования, тогда как реакция превращения оксида в сульфат свинца продолжается втрое дольше. Поэтому сначала слой РЬВО» в пластинах нарастает и только спустя примерно 4 ч начинает уменьшаться за счет анодиого окисления до РЬОз. На начальной стадии формирования происходит преимущественное окисление основных сульфатов и оксида свинца до а-РЬОь в дальнейшем образуется ()-РЬОз за счет окисления сульфата свинца. В целом формирование протекает неравномерно по толщине пластины: в отформнроваиных электродах модификация 6-РЬОз локализована преимущественно на наружной поверхности, а а-РЬОз — во внутренних слоях активной массы.
Формирование проводят в эбоннтовых нлн стеклопластовых кнслотостойких баках, соединенных последовательно. На боковых стенках баков имеются вертикальные пазы, в которые вставляют, чередуя, положительные и отрицательные пластины, соединяя их параллельно. После сборки пластин баки заливают электролитом (серной кислотой плотностью 1,06 — 1,12 г/см') и оставляют иа 1 — 2 ч.
При этом создаются условия для взаимодействия основных сульфатов н оксида свинца с серной кислотой; концентрация электролита соответственно снижается. Затем включают ток. Обычно применяют двухступенчатое формирование: например, при плотности тока 90 — 100 А/мз электролнз ведут 10 ч, прн 70 А/м'— еще 5 — 8 ч. Такой режим уменьшает газовыделенне иа пластинах и повышает эффективность процесса. Температура электролита может достигать 60'С.
Окончание формирования определяют по напряжению, которое, достигнув значения 2,6 — 2,7 В, должно остаться постоянным не менее двух часов, Прекращение роста концентрации электролита также служит признаком окончания процесса. Формирование пластин производят на конвейере.
В начестве оптимального варианта может служить гидро- толкающий подвесной конвейер, который предназначен для транспортирования баков с пластинами, объединенных в формнровочные группы. Движение конвейера— пульсирующее. Отформированные пластины подвергают сушке горячим воздухом (не выше 140'С) при интенсивной циркуляции (скорость движения воздуха порядка 4 — 6 м/с). Для предотвращения образования на поверхности свнн- 197 цовой губки плотного слоя оксида свинца в активную массу отрицательного электрода на стадни приготовления пасты вводятся нвгнбнтор окисления свинца, например а-оксинафтойная кнслота; производятся также обработка раствором НэВОь Сборка батарей.
Для сборки аккумуляторной батарея пластнны каждого знака комплектуют в полублакн, к ушкам одноименных пластин прнпанвают баретку. Электродные блокн, собранные из двух полублоков н снабженные сепараторами, вставляют з ячейки корпуса (моноблока). Поверх каждого блока располагают перфорированный щиток н крышку. Аккумуляторы соединяют перемычками путем пайкн. Крышки герметяэнруют с моноблоком залнвочной мастикой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
