《储能材料与器件智能制造技术》课件-4.2.1 板栅铸造

《储能材料与器件智能制造技术》板栅铸造在铅酸电池的世界里，板栅如同高楼大厦的钢筋骨架，既是承载活性物质的“基石”，又是传导电流的“脉络”，其质量优劣直接决定电池的充放电效率、循环寿命乃至安全性。从汽车点火瞬间的电力迸发，到通信基站不间断的储能守护，板栅铸造工艺以铅合金为原料，通过熔炼、浇铸、成型等一系列精密操作，将液态金属转化为具备特定力学性能与导电能力的板栅结构。这项传承百年却仍在不断革新的工艺，不仅是铅酸电池规模化生产的关键，更在新能源技术百花齐放的今天，持续为铅酸电池行业的稳定发展与性能突破提供着坚实支撑。板栅铸造是铅酸电池生产过程中最为关键的环节之一，它直接决定了正负极板的结构稳定性、机械强度和电池的整体性能。板栅作为承载活性物质并传导电流的骨架，其制备过程要求严格控制材料配比、温度和工艺参数，以确保最终获得既坚固耐用又具备良好导电性的铅合金板栅。板栅铸造工艺涉及从原料的选择、熔炼、模具准备、浇注成型、冷却脱模到后处理的全过程。每个环节都对最终产品的质量起着决定性作用。合理的合金成分、精确的温度控制以及高质量的模具设备，都是保证板栅具备高机械强度、良好耐腐蚀性和稳定导电性能的关键。传统铅酸电池通常采用锑合金板栅，而密封铅酸电池和深循环电池则分别更倾向于使用钙合金和锡合金，这不仅满足了不同应用场景对电池性能的要求，也推动了铅酸电池技术的不断进步和广泛应用。（1）板栅铸造的材料在板栅铸造中，首先选用的主要材料为铅基合金。这种合金以铅为主体，通常根据电池使用要求加入锑、钙、锡等合金元素。锑合金能显著提高板栅的机械强度，但同时也容易在充放电过程中产生气体；钙合金则具有减少析气、延长电池寿命的优点；而锡合金则能增强板栅的耐腐蚀性，这对于深循环电池尤为重要。此外，在熔炼过程中常会添加助熔剂，以改善铅合金的流动性，减少氧化物的形成，从而提高铸造质量。（2）板栅铸造的工艺流程按照规定的合金配方将铅锭与各合金元素投入熔炼炉中加热。熔炼炉通常需要将温度控制在400～450°C之间，以保证铅合金完全熔化并达到均匀混合的状态。在此过程中，温度控制至关重要，因为温度波动会导致合金成分分布不均，从而影响板栅的力学性能和耐腐蚀性。熔融后的铅合金经过充分搅拌，确保所有合金元素均匀分散后，便进入下一道工序——模具准备和浇注成型。模具是板栅铸造工艺中的重要工具，其材料一般选用铸铁或钢模，这些模具不仅需要具备良好的导热性以保证均匀冷却，还必须具有较高的耐磨性和精度。模具在使用前需要经过彻底清洁和预热，确保模具内部无残留杂质，并使模具温度均匀，这样可以避免在浇注过程中产生气泡或局部凝固不良的现象。将熔融铅合金以适宜的浇注速度注入模具中，必须控制好浇注速度和流量，以防止产生孔洞和裂纹，同时确保模具能够被完全填充，形成理想的板栅结构。浇注完成后，铅合金在模具中逐步冷却固化。冷却速度需要适当控制，过快的冷却可能导致板栅内部应力过大，形成晶粒粗大甚至裂纹；而冷却过慢则可能影响生产效率。一般采用水冷或风冷系统对模具进行均匀降温，确保板栅在固化过程中达到预期的力学性能。冷却结束后，进行脱模操作，将板栅从模具中取出，并进入后处理环节。后处理主要是对板栅表面进行清理，去除残留的氧化物和毛刺，并检查板栅的尺寸和表面平整度。只有通过这一系列严格的后处理措施，才能确保板栅满足后续涂膏和极板组装对机械强度和表面质量的要求。同时，对于板栅铸造过程中产生的废料和副产品，也要进行分类回收和妥善处理，达到节能减排和环保的目的。在新能源技术快速发展的当下，铅酸电池虽面临竞争，但在启动电池、储能等领域仍占据重要地位，这也对板栅铸造工艺提出更高要求。一方面，开发高强度、低电阻、长寿命的新型铅合金材料迫在眉睫，以满足电池高倍率充放电与长循环需求；另一方面，传统铸造工艺能耗高、铅烟污染大的问题亟待解决，行业亟需探索绿色生产路径。同时，如何提升生产自动化、智能化水平，降低人力与材料成本，也是企业增强竞争力的关键。为此，板栅铸造正朝着材料创新、绿色制造、智能升级方向迈进。材料研发上，探索添加稀土元素、纳米颗粒改性铅合金，提升板栅综合性能；绿色制造方面，推广真空熔炼、密闭浇铸等环保工艺，配套高效铅烟净化与废渣回收系统；智能升级进程中，引入工业机器人、视觉检测系统与大数据分析平台，实现从原料配比到成品检测的全流程自动化监控与优化。板栅铸造，作为铅酸电池生产的“灵魂工艺”，以其对精准与品质的坚守，持续为铅酸电池注入可靠的生命力。从手工浇铸到智能智造，每一次技术革新都凝聚着行业对性能提升与成本优化的不懈追求。尽管面临新能源技术的冲击与环保压力，但其凭借深厚的技术底蕴与持续创新的活力，仍在储能领域发挥着不可替代的作用。未来，板栅铸