صنعت باتری سرب اسیدی در کشور من بیش از صد سال سابقه دارد. با توجه به ویژگی های مواد ارزان، تکنولوژی ساده، تکنولوژی بالغ، تخلیه خود کم و نیازهای بدون نیاز به تعمیر و نگهداری، همچنان در چند دهه آینده بر بازار تسلط خواهد داشت. در بسیاری از زمینه‌های کاربردی، پیشرفت تکنولوژیکی باتری‌های اسید سرب سهم ملموسی در بهبود رقابت ملی داشته است. آلیاژ کلسیم دارای پتانسیل هیدروژن بالا و مقاومت در برابر خوردگی قوی است. از آن برای ساخت شبکه های باتری سرب اسیدی استفاده می شود که می تواند کارایی الکترود منفی را به اکسیژن داخلی باتری بهبود بخشد و کارایی الکترود مثبت را در چرخه های تخلیه عمیق افزایش دهد.
کاربرد آلیاژ آلومینیوم کلسیم در باتری های ذخیره سازی
باتری های سرب اسید سابقه ای نزدیک به 160 سال دارند. انرژی مخصوص جرم و انرژی ویژه حجم آن را نمی توان با باتری های Ni-Cd، Ni-MH، Li ion و Li-Polymer مقایسه کرد. اما به دلیل قیمت پایین، عملکرد خوب تخلیه با جریان بالا، و بدون اثر حافظه، می توان آن را به یک باتری با ظرفیت بزرگ (4500Ah) و عملکرد عالی دیگر تبدیل کرد. بنابراین، هنوز هم به طور گسترده در خودروسازی، مخابرات، برق، UPS، راه آهن، نظامی و سایر زمینه ها استفاده می شود و فروش آن همچنان در خط مقدم محصولات قدرت شیمیایی است.
چگونه آلیاژ سرب کلسیم به طور گسترده در صنعت باتری استفاده می شود
1. به منظور کاهش تجزیه آب باتری و کاهش کار تعمیر و نگهداری باتری، هانرینگ و توماس [50] آلیاژ سرب-کلسیم را در سال 1935 اختراع کردند که برای تولید شبکه های ریخته گری برای باتری های ثابت مورد استفاده در مراکز ارتباطی استفاده می شد.
2. مواد شبکه ای که معمولا در باتری های بدون نیاز به تعمیر و نگهداری استفاده می شود آلیاژ سرب- کلسیم است. با توجه به محتوا، آن را به آلیاژ کلسیم بالا، کلسیم متوسط و آلیاژ کم کلسیم تقسیم می کنند.
3. آلیاژ سرب-کلسیم سخت شدن رسوبی است، یعنی Pb3Ca در ماتریس سرب تشکیل می شود و ترکیب بین فلزی در ماتریس سرب رسوب می کند و شبکه سخت شده را تشکیل می دهد.
شبکه مهم ترین ماده غیرفعال در باتری های سرب اسیدی است. از زمان اختراع باتری های سرب اسید، آلیاژ سرب-اسب مهمترین ماده برای شبکه ها بوده است. با ظهور باتری های سرب اسیدی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری، آلیاژهای سرب-Sb نمی توانند نیازهای عملکرد بدون نیاز به نگهداری باتری ها را برآورده کنند و به تدریج با آلیاژهای دیگر جایگزین می شوند.
مطالعات نشان داده اند که آلیاژ سرب- کلسیم عملکرد عالی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری دارد، اما پدیده خوردگی بین دانه ای آن جدی است و کنترل محتوای کلسیم آن آسان نیست، به خصوص فیلم غیرفعال با امپدانس بالا که روی سطح شبکه باتری تشکیل شده است به طور جدی مانع می شود. فرآیند شارژ و دشارژ باتری ، پدیده از دست دادن ظرفیت اولیه باتری (PCL) را تشدید می کند، در نتیجه عمر باتری را بسیار کوتاه می کند، که تاثیر شبکه مثبت بیشتر است. افزودن مقدار کمی آلومینیوم از کلسیم محافظت می کند. تحقیقات نشان داده است که قلع می تواند عملکرد فیلم غیرفعال را بهبود بخشد و عملکرد چرخه عمیق باتری را افزایش دهد.
