सीसा एसिड बैटरी की उत्पत्ति

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लीड एसिड बैटरी जीवन की उत्पत्ति

यह कहना सही है कि बैटरी उन प्रमुख नवाचारों में से एक है जिन्होंने आधुनिक औद्योगिक दुनिया को आकार देने के लिए अन्य प्रौद्योगिकियों के साथ संयुक्त किया है । औद्योगिक से लेकर घरेलू से लेकर व्यक्तिगत उपयोग तक, उन्होंने वास्तव में हमें स्वतंत्रता और संभावनाएं दी हैं जो पोर्टेबल और स्थिर ऊर्जा भंडारण के बिना असंभव होगी ।

यह किसी भी आधुनिक मानव के लिए बहुत स्पष्ट है, कि हमारे दैनिक जीवन के अधिक से अधिक पहलुओं में बैटरी के मार्च में तेजी से वृद्धि हो रही है, एकल सेल से एक कंप्यूटर माउस या एक जस्ता हवा बटन एक कलाई घड़ी में इस्तेमाल सेल के लिए एक ए. ए. क्षारीय जैसे हाथ में उपकरणों में एकल उपयोग, एक ग्रिड पैमाने पर मेगावाट बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (BESS) के लिए । रसायन विज्ञान और अनुप्रयोगों की इस अधिकता के बावजूद, यह सीसा एसिड बैटरी रसायन विज्ञान है जो अभी भी है, १६० साल के बाद अपने आविष्कार के बाद से, ग्रह पर संग्रहीत ऊर्जा का सबसे उर्वर प्रदाता । अंजीर. 1 प्रकार और MWh द्वारा बैटरी की बिक्री के टूटने से पता चलता है पिछले 27 वर्षों में बेचा

लीड एसिड बैटरी फायदे और नुकसान
अंजीर 1 प्रकार और MWh द्वारा बैटरी की बिक्री के टूटने
चित्र 2 बगदाद बैटरी
अंजीर - 2 बगदाद बैटरी

यह कुछ लोगों के लिए एक आश्चर्य के रूप में आता है जो सोचते हैं कि ली-आयन सबसे अधिक बिकने वाली तकनीक है। यह सच है, लेकिन केवल मूल्य में, में नहीं, क्षमता । क्योंकि प्रति kWh अपनी उच्च लागत की, लिथियम आयन बैटरी एक उच्च बिक्री मूल्य और सीसा एसिड से बड़ा राजस्व है । हालांकि, यह एक कारण है कि सीसा एसिड बैटरी (लैब) एक अत्यधिक प्रतिस्पर्धी और बदलते वाणिज्यिक वातावरण में इतने लंबे समय सहा है में से एक है ।

इस ब्लॉग में, हम लीड एसिड बैटरी के आविष्कार को देखते हैं – एक इलेक्ट्रोकेमिकल स्टोरेज बैटरी, और आधुनिक वीआरएलए और बाइपोलर संस्करणों के माध्यम से इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के पहले ज्ञात उदाहरणों से इतिहास के माध्यम से इसके मूल का पता लगाते हैं।

1749 में, अमेरिका के पॉलीमैथ, बेंजामिन फ्रैंकलिन ने पहली बार बिजली के साथ अपने प्रयोगों के लिए उपयोग किए जाने वाले लिंक्ड कैपेसिटर के एक सेट का वर्णन करने के लिए “बैटरी” शब्द का उपयोग किया। ये कैपेसिटर प्रत्येक सतह पर धातु के साथ लेपित ग्लास के पैनल थे। इन कैपेसिटर को एक स्थिर जनरेटर के साथ चार्ज किया गया था और धातु को उनके इलेक्ट्रोड को छूकर छुट्टी दे दी गई थी । उन्हें एक “बैटरी” में एक साथ जोड़ने एक मजबूत निर्वहन दिया। मूल रूप से “दो या अधिक समान वस्तुओं का एक समूह एक साथ काम करने” का सामान्य अर्थ है, जैसा कि एक तोपखाने की बैटरी में, इस शब्द का उपयोग वोल्टिक बवासीर और इसी तरह के उपकरणों के लिए किया जाता था जिसमें कई इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाएं एक साथ जुड़ी हुई थीं।

लीड एसिड बैटरी एक इलेक्ट्रोकेमिकल स्टोरेज डिवाइस है और इस तरह अन्य सभी इलेक्ट्रोकेमिकल बैटरी के रूप में एक इलेक्ट्रिक करंट और वोल्टेज प्रदान करने का एक ही सिद्धांत है, जिनमें से कुछ बिजली के भंडारण और वितरण की विधि के रूप में सीसा एसिड को अपनाने से पहले। हालांकि, यह पहली बैटरी थी जो रिचार्जेबल थी । इसका मतलब यह कई बार इस्तेमाल किया जा सकता है और जब आवश्यक प्रभारी की अपनी पूरी स्थिति में वापस लाया । यह वह था जिसने इसे अपने समय की अन्य बैटरी रसायनों से अलग रखा।

जब पहली इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का आविष्कार किया गया था वापस जा रहे है थोड़ा विवादास्पद है । एक प्राचीन बाबुल का पता है जो कुछ दावा एक काम कर रहे इलेक्ट्रोकेमिकल सेल है। अंजीर. 2 क्या “बगदाद बैटरी” के रूप में जाना जाता हो गया है की एक तस्वीर है । इस बात पर कोई आम सहमति नहीं है कि इन जहाजों का उपयोग बैटरियों के रूप में किया गया था और न ही कोई इलेक्ट्रोकेमिकल उद्देश्य था । हालांकि, अगर एसीटिक एसिड जैसे इलेक्ट्रोलाइट से भरा जाता है, तो वे एक करंट और वोल्टेज पैदा करेंगे। एक आयनिक कंडक्टर में दो अलग धातुओं-वे कैसे नहीं कर सकता है?

जो कुछ भी असली मामला है, हम तेजी से आगे 18 वीं सदी के लिए लगभग ३,००० साल की जरूरत है जब दो Dutchmen, Musschenbroek और Cunaeus, जर्मन वैज्ञानिक Ewald जॉर्ज वॉन Kleist के साथ, Leydon जार का एक काम संस्करण बनाया है । यह अनिवार्य रूप से एक कैपेसिटर था और अभी भी एक सच्ची बैटरी नहीं है। यह फ्रांसीसी एलेसैंड्रो वोल्टा था जिसने आविष्कार किया था कि हम 1800 में पहले इलेक्ट्रोकेमिकल सेल को क्या कहेंगे, जिसे अब वोल्टा के वोल्टिक पाइल के रूप में जाना जाता है, यह अनिवार्य रूप से उन दोनों के बीच नमकीन लथपथ कपड़े के साथ तांबे और जस्ता डिस्क बारी का एक ऊर्ध्वाधर टावर था, अंजीर 3

इस पहली बैटरी के साथ व्यावहारिक समस्याएं बहुत स्पष्ट हैं (इलेक्ट्रोलाइट लीक करने से साइड शॉर्ट्स, कपड़े को नम रखते हुए आदि)। हालांकि, यह एक पर्याप्त झटका उत्पादन किया था, और जब व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच श्रृंखला कनेक्शन किए गए थे, यह एक भी बड़ा झटका दिया । फिर भी, यह बिजली की दुकान और वितरित करने का एक आदर्श तरीका नहीं था । कुछ सुधार डिजाइन करने के लिए किए गए थे जो बैटरी को व्यक्तिगत ग्लास जार में निहित कोशिकाओं को जोड़कर बनाने की अनुमति देते थे और यह एक स्कार्ट था – विलियम क्रूकशैंक, जिसने एक बॉक्स निर्माण किया और स्टैक के बजाय प्लेटें अपने पक्ष में रखीं। यह गर्त बैटरी के रूप में जाना जाता है और वास्तव में, लगभग सभी आधुनिक बैटरी निर्माण का अग्रदूत था।

हालांकि, इन डिजाइनों में से किसी के साथ बड़ी समस्या यह थी कि वे रिचार्जेबल नहीं थे । एक निर्वहन और आप नई प्लेटों और इलेक्ट्रोलाइट में डाल दिया था और फिर से शुरू करते हैं । नहीं वास्तव में भंडारण और बिजली प्रदान करने के लिए एक व्यावहारिक समाधान ।

यह 1859 तक नहीं था कि एक फ्रांसीसी, गुस्ताव प्लांटे ने दुनिया की पहली रिचार्जेबल इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का आविष्कार किया। यह एक रबर पट्टी द्वारा अलग सीसा की एक सर्पिल घाव डबल शीट थी, जो सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट में डूबी हुई थी और एक ग्लास जार अंजीर में निहित थी। 4.

Fig 3 Volta’s Voltaic Pile Battery
अंजीर 3 वोल्टा की वोल्टा पाइल बैटरी
चित्र 4 गुस्ताव प्लांटे
चित्र 4 गुस्ताव प्लांटे

प्लेटों को प्रत्येक लीड शीट से जुड़े ले-ऑफ तारों के साथ सीसा और सीसा डाइऑक्साइड के लिए विद्युत रूप से चार्ज किया गया था । प्लेटों के बीच संभावित अंतर 2 वोल्ट था। यह वोल्टिक ढेर की तुलना में एक उच्च निरंतर वोल्टेज और वर्तमान दिया, लेकिन, अधिक महत्वपूर्ण बात, यह घटकों में से किसी को बदलने के बिना एक बिजली के स्रोत से रिचार्ज किया जा सकता है । इस रसायन विज्ञान की उच्च वोल्टेज और लंबी वर्तमान अवधि को पुनर्भरण करने की क्षमता औद्योगिकीकरण में उपयुक्त समय पर आई और दूरसंचार और बैक-अप पावर के प्रसार में मदद की जहां साधनों की आपूर्ति अविश्वसनीय थी ।

जबकि बैटरी ऊर्जा आपूर्ति व्यवसाय में एक रात सनसनी बन गया, यह अभी भी अपनी क्षमता में सीमित था । यह एक समस्या बनी रही जब तक कि लीड एसिड बैटरी के व्यावसायीकरण में एक बड़ी सफलता 1880 में केमिली अल्फोंस फौरे द्वारा बनाई गई थी। इसके निर्वहन के दौरान वर्तमान की अवधि बढ़ाने के लिए, उन्हें लेड ऑक्साइड, सल्फ्यूरिक एसिड और पानी के पेस्ट के साथ लीड शीट्स को कोटिंग करने का विचार था। इसके बाद उन्होंने इलाज की प्रक्रिया विकसित की जिससे लेपित प्लेटों को गर्म, आर्द्र वातावरण में डाल दिया गया ।

इन स्थितियों के तहत, पेस्ट मिश्रण ने बुनियादी सीसा सल्फेट बनाए जो कम प्रतिरोध बांड बनाने के लिए लीड इलेक्ट्रोड के साथ भी प्रतिक्रिया व्यक्त करते थे। इसके बाद प्लेटों को सल्फ्यूरिक एसिड में चार्ज किया गया और ठीक पेस्ट को इलेक्ट्रोकेमेमिक रूप से सक्रिय सामग्री में बदल दिया गया । इसने मूल प्लांटे सेल की तुलना में बहुत अधिक क्षमता दी।

इसके अलावा 1881 में अर्नेस्ट वोल्कमार ने लीड ग्रिड का इस्तेमाल कर लीड शीट कंडक्टर को बदल दिया। इस ग्रिड डिजाइन को सक्रिय सामग्री के लिए अधिक स्थान प्रदान करने का दोहरा लाभ था, जिसने उच्च क्षमता वाली बैटरी दी और ग्रिड को सक्रिय सामग्री की बेहतर बॉन्डिंग भी सक्षम की।

ये दोनों लाभ कम प्रतिरोध और उच्च विशिष्ट ऊर्जा घनत्व के साथ अधिक मजबूत बैटरी देते हैं। स्कुडामोर सेलन ने इस पर एंटीमनी जोड़कर सुधार किया ताकि ग्रिड को यांत्रिक रूप से संसाधित करने के लिए पर्याप्त कठोर बनाया जा सके और वास्तव में तेजी से उत्पादन गति शुरू करना शुरू कर दिया जा सके। १८८१ वास्तव में, एक पोर्टेबल इलेक्ट्रिक आपूर्ति के लिए नए उभरते उपयोगों से प्रेरित उत्पाद नवाचार का एक वर्ष था, जैसे कि रिचार्जेबल बैटरी द्वारा संचालित पहला इलेक्ट्रिक वाहन, गुस्ताव ट्रॉवे का 3-व्हील स्कूटर जो एक चौंका देने वाला 12km/घंटा तक पहुंच गया ।

एक बीमा दुःस्वप्न! 1886 में लीड एसिड बैटरी द्वारा संचालित पहली पनडुब्बी फ्रांस में लॉन्च की गई थी। हमारे पास लीड एसिड बैटरी के लिए प्लेट का पहला ट्यूबलर डिजाइन भी था, जिसे एससी करी द्वारा डिजाइन किया गया था जिसने बेहतर चक्र जीवन और ऊर्जा घनत्व दिया था।

अब तक सीसा एसिड बैटरी एक रोल पर थे और १८९९ में केमिली Jenatzy एक इलेक्ट्रिक कार में १०९ किमी/घंटा तक पहुंच सीसा एसिड बैटरी द्वारा संचालित । बिजली के इस मार्च के साथ, जिसमें 1882 में पेरिस बिजली वितरण प्रणाली की स्थापना और संयुक्त राज्य अमेरिका में मोर्स इलेक्ट्रिक टेलीग्राफ का उद्भव शामिल था, यह स्पष्ट था कि लीड एसिड बैटरी को उचित वाणिज्यिक फैशन में उत्पादित किया जाना था।

चित्र 5। अपने 105Kmh इलेक्ट्रिक वाहन में केमिली Jenatzy
चित्र 5। अपने 105Km/h इलेक्ट्रिक वाहन "Jamais Contente" में केमिली Jenatzy, उसकी पत्नी, यहां चित्र, संभवतः पहले पैराशूट ब्रेक के रूप में छाता का उपयोग कर रहा है ।
Fig 6. Genzo Shimadzu’s Lead Suboxide Manufacturing Machine
चित्र 6। जेन्ज़ो शिमाडज़ू की लीड सबोक्साइड विनिर्माण मशीन

लीड एसिड बैटरी निर्माण के आधुनिकीकरण की शुरुआत

मौजूदा डिजाइन और सीसा ऑक्साइड उत्पादन प्रक्रिया खुद को बड़े पैमाने पर उत्पादन के तरीकों के लिए आसानी से उधार नहीं था । इस उम्र में लेड एसिड बैटरी की मांग तेजी से उत्पादन क्षमता से आगे निकल रही थी । नए उत्पादन के अनुकूल तरीकों और बैटरी डिजाइन की तत्काल आवश्यकता थी । पहली सफलता 18 9 8 में पहुंची जब जॉर्ज बार्टन ने Fauré द्वारा आविष्कार की गई सक्रिय सामग्री बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले लीड ऑक्साइड के उत्पादन की एक नई और बहुत तेज विधि का पेटेंट कराया। बार्टन ने गर्म हवा का उपयोग करके पिघलने और ऑक्सीकरण सीसा की पारंपरिक विधि का उपयोग किया। उनका नवाचार पिघला हुआ सीसा की सरगर्मी से बनाई गई ठीक बूंदों का उत्पादन करना था, जिसे तब तेजी से बहने वाली आर्द्रीकृत वायु धारा के अधीन किया गया था ।

  • इसमें प्रक्रिया को बहुत तेज करने और पारंपरिक विधि की तुलना में बहुत महीन कण आकार प्रदान करने के दोहरे फायदे थे, जिन्हें बैटरी सक्रिय सामग्री के लिए उपयुक्त उत्पाद देने के लिए आगे पीसने की आवश्यकता थी। यह 30 साल बाद तक नहीं था कि शिमाडज़ू कॉर्पोरेशन के जेन्ज़ो शिमाडज़ू द्वारा एक वैकल्पिक प्रक्रिया का आविष्कार किया गया था।
  • उनकी विधि के लिए सीसा के छोटे सोने की डली डाली और गर्म हवा के माध्यम से उड़ा के साथ एक घूर्णन गेंद मिल में ढेर था । यह सोने की डली जो भंगुर था और बंद गुच्छे पर सतह ऑक्साइड बनाया तो एक ठीक पाउडर के लिए नीचे जमीन था । हवा के प्रवाह की गति को मिल से बाहर कण के विशेष आकार ले जाने और पेस्ट मिश्रण के लिए तैयार साइलो में स्टोर करने के लिए नियंत्रित किया गया था ।

  • बैटरी उद्योग के लिए लीड ऑक्साइड बनाने के ये शुरुआती तरीके लगभग एक सदी से निर्विरोध बने हुए हैं । अधिक पर्यावरण के अनुकूल बैटरी रीसाइक्लिंग तरीकों (सीसा एसीटेट समाधान से सीसा वर्षा) खोजने में हाल के घटनाक्रम, भविष्य में, वैकल्पिक उत्पादन के तरीके प्रदान कर सकते हैं, लेकिन अभी के लिए, वहां अभी भी कोई व्यावहारिक विकल्प नहीं है ।
    गैस्टन प्लांटे का डिजाइन बड़े पैमाने पर उत्पादित बैटरी के लिए एक व्यावहारिक समाधान नहीं था। यहां तक कि Fauré और स्कॉट्समैन विलियम Cruickshank, जो बॉक्स डिब्बों में Planté प्लेट तत्वों डाल करने के लिए एक श्रृंखला से जुड़े बैटरी बनाने के सुधार, विश्वसनीयता या बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता प्रदान नहीं किया ।

यह लक्जमबर्ग इंजीनियर और आविष्कारक हेनरी ओवेन ट्यूडर है जिसे 1866 में लीड एसिड बैटरी के पहले व्यावहारिक डिजाइन को विकसित करने का श्रेय दिया जाता है। उन्होंने रोसपोर्ट, लक्जमबर्ग में अपना पहला विनिर्माण संयंत्र स्थापित किया और यूरोप के आसपास कारखानों की स्थापना के लिए अन्य निवेशकों के साथ आगे बढ़ गए । उसकी सफलता की कुंजी एक अधिक मजबूत बैटरी प्लेट थी, जो मौजूदा डिजाइन की तुलना में लंबे समय तक चलने वाली थी।

लीड एसिड बैटरी काम कर रहे

इस समय के आसपास, Genzo Shimadzu जापान में पहली लीड एसिड बैटरी विनिर्माण कारखाने की स्थापना की थी, और एक 10 आह क्षमता के साथ एक चिपकाया प्लेट सीसा एसिड भंडारण बैटरी का उत्पादन किया । यह अब परिचित जापानी कंपनी जीएस बैटरी की शुरुआत थी । दोनों कंपनियों ने आधुनिक प्रक्रियाओं का बीड़ा उठाया और लीड एसिड बैटरी को अधिक विश्वसनीयता और जीवन दिया ।

20 वीं शताब्दी ने लीड एसिड बैटरी के लिए कई उन्नयन प्रदान किए। उन्नयन निर्माण की सामग्री के साथ शुरू कर दिया। 20 वीं शताब्दी में दशकों के पहले जोड़े तक, बैटरी सेल कंटेनरों में रबर या पिच के साथ लाइन में लगे लकड़ी के बक्से शामिल थे। 1 9 20 के दशक की शुरुआत तक हार्ड रबर (एबोनिट) मोल्डिंग तकनीकों में उस बिंदु तक सुधार हुआ था जहां आवास श्रृंखला से जुड़े लीड एसिड कोशिकाओं के लिए बहु-कोशिकीय, रिसाव-प्रूफ, हार्ड रबर बॉक्स प्रदान करना संभव था। पिच सील ढक्कन के उपयोग से कोशिकाओं के बीच शीर्ष लीड कनेक्शन पर सील करना संभव हो गया। यह निर्माण, लकड़ी के विभाजक और बहुत मोटी प्लेटों के साथ संयुक्त, 1 9 50 के दशक तक चला।

एसिड बैटरी जीवन का नेतृत्व करें

बैटरी के अंदर पर विकास पूरी तरह से इस अवधि के दौरान अभी भी खड़ा नहीं था । सेल्यूलोज फाइबर विभाजक, राल के साथ गर्भवती लकड़ी के विभाजक के लिए एक हल्के और कम प्रतिरोध विकल्प बन गया। इन फायदों और इसके कम एसिड विस्थापन ने अधिक डिजाइन संभावनाएं दीं जिससे उच्च क्षमताओं और बेहतर उच्च दर वाले निर्वहन प्रदर्शन की अनुमति मिली । लीड-एंटीमनी एलॉय में सुधार ने अधिक मजबूत ग्रिड दिया, जो अधिक स्वचालित प्रक्रियाओं का सामना करने में सक्षम था और अंततः मशीन पेस्टिंग की अनुमति देता है। पॉजिटिव प्लेट एक्टिव मटेरियल में निगेटिव प्लेट और सेल्यूलोसिक फाइबर के लिए कार्बन जैसे पेस्ट में एडिटिव्स ने लेड एसिड बैटरियों के चक्र जीवन को बड़ा बढ़ावा दिया ।

Fig 7 The trough battery which was in essence a Voltaic Pile laid down to prevent electrolyte leakage
चित्र 7 गर्त बैटरी, जो संक्षेप में इलेक्ट्रोलाइट रिसाव को रोकने के लिए निर्धारित एक वोल्टिक ढेर था
चित्र 8 1940 के दशक की कला के राज्य, बाहरी शीर्ष इंटरसेल कनेक्टर्स के साथ हार्ड रबर केस कार स्टार्टर बैटरी
चित्र 8 1940 के दशक की कला के राज्य, बाहरी शीर्ष इंटरसेल कनेक्टर्स के साथ हार्ड रबर केस कार स्टार्टर बैटरी

हालांकि, 1 9 50 के दशक की शुरुआत में, जब प्लास्टिक हमारे जीवन के आधुनिक तरीके का एक अभिन्न हिस्सा बनने लगा, कि बैटरी सामग्री और प्रसंस्करण विधियों को वास्तव में बदलना शुरू हुआ। भौतिक और रासायनिक गुणों, साथ ही उपलब्ध विभिन्न प्लास्टिक की सीमा का मतलब है कि बैटरी निर्माण और प्रस्तुतियों के तरीकों को 20 वीं शताब्दी की उत्तरार्ध में गंभीरता से आमूल चूल किया जा सकता है। इसमें ग्रिड बनाने में उपयोग किए जाने वाले लीड एलॉय की धातुविज्ञान में प्रगति में जोड़ें, और बैटरी उद्योग ने इस अवधि के दौरान अपने उत्पादों के प्रदर्शन और लागत में सुधार करने में गंभीर त्वरण का अनुभव किया।

यह वास्तव में पता है, जहां सबसे महत्वपूर्ण घटनाओं की सूची शुरू करने के लिए मुश्किल है, तो शायद एक कालानुक्रमिक आदेश सबसे उपयुक्त होगा । इस का एक बहुत व्यक्तिगत याद के बजाय प्रत्यक्ष ऐतिहासिक तथ्य है, लेकिन यह काफी सटीक तकनीकी कदम है जो वर्तमान नेतृत्व एसिड बैटरी डिजाइन करने के लिए नेतृत्व का एक उचित खाता है । मुझे लगता है कि 1960 के दशक में वापस जा रहे है हम प्लेटों की मशीन चिपकाने और ग्रिड के अर्द्ध स्वचालित कास्टिंग देखा सटीकता और नियंत्रण के उच्च मानकों तक पहुंचने ।

यह बहुत तेजी से पुस्तक ढालना ग्रिड कास्टिंग और ट्रोल-एकल या डबल प्लेटों के लिए रोलिंग बेल्ट चिपकाने के तरीकों द्वारा हाथ कास्टिंग और हाथ चिपकाने के एक क्रमिक प्रतिस्थापन के लिए नेतृत्व किया । इन दोनों तकनीकों ने ग्रिड और सक्रिय सामग्री वजन और आयामों पर उच्च उत्पादन स्तर और बेहतर नियंत्रण दिया। इसका प्रारंभिक प्रभाव श्रम और भौतिक लागत दोनों में धन बचाना था । द्वितीयक प्रभाव यह था कि यह पुनर्संयोजन बैटरी के लिए आवश्यक संकरा सहिष्णुता बैंड के लिए मार्ग प्रशस्त किया ।

यह केवल संभव था, ज़ाहिर है, क्योंकि कोशिकाओं के भीतर बैटरी पट्टियों के माध्यम से दीवार कनेक्शन की । यह निचोड़ वेल्डिंग तकनीक बैटरी इंजीनियरिंग की दुनिया का एक गुमनाम नायक है। संक्षेप में, यह पिघला हुआ इलेक्ट्रो-पिघला हुआ लीड इंटरसेल टेक-ऑफ के प्रतिरोध मूल्य का उपयोग करके एक बहुत चालाक उपकरण है जो यह निर्धारित करने के लिए है कि इंटरसेल विभाजन छेद सीसा से कब भरा गया था।

इस विधि ने भारी और महंगे टॉप-एंड लीड को हटा दिया और बॉक्स और ढक्कन को सील करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक सरल गर्म दर्पण प्लेटन को सक्षम किया। यह राल और गोंद विधियों के साथ के रूप में विधानसभा उल्टा मोड़ के बिना है । न केवल इस विधानसभा विधि उत्पादन दरों में सुधार और लागत को कम किया है, लेकिन यह भी वस्तुतः वारंटी रिटर्न का एक प्रमुख कारण: एसिड रिसाव समाप्त हो गया ।

विभाजक प्रौद्योगिकी में प्रगति ने बेहतर उत्पादन विधियों की इंजीनियरिंग के साथ-साथ बैटरी विफलता के एक सामान्य तरीके को संबोधित करने में भी सहायता की, जो आंतरिक शॉर्ट सर्किट की है । प्रारंभ में, सेल्यूलोसिक की यांत्रिक कठोरता और फिर सिंटर पीवीसी विभाजकों ने बैटरी पैक के स्वचालित स्टैकिंग की अनुमति दी। इसके कारण लीड एसिड बैटरी के कास्ट-ऑन-स्ट्रैप और ऑटोमैटिक असेंबली का विकास हुआ । यह एक बड़ी उन्नति थी । इस बिंदु तक प्लेट में शामिल होने की विधि हमेशा हाथ से जल रही थी, स्लॉट के साथ एक स्प्लिट बस बार मोल्ड का उपयोग करके जिसमें प्लेटें हाथ से डाली गई थीं। वे तो मैन्युअल रूप से एक बैली-एसिटिलीन मशाल का उपयोग कर सांचे में एक सीसा अलॉय छड़ी पिघलाने से एक साथ वेल्डेड थे ।

यह आज भी उपयोग में है, लेकिन ज्यादातर बड़ी औद्योगिक बैटरी जो स्वचालित उपकरणों के साथ संभाल करने के लिए मुश्किल है तक ही सीमित है । कम उत्पादकता के अलावा, यह उद्योग में वारंटी विफलता का एक प्रमुख स्रोत रहा है । क्योंकि प्लेटों को सीधे वेल्डेड किया जाता है, इस बात की संभावना है कि पिघला हुआ सीसा प्लेटों के बीच नीचे ढालना बस बार में अंतराल से रिसाव कर सकते है एक तत्काल या भविष्य शॉर्ट सर्किट बनाने के लिए ।

लीड एसिड बैटरी आरेख

Fig 9. The familiar polypropylene case and lid of the modern battery
चित्र 9। परिचित पॉलीप्रोपाइलीन मामला और आधुनिक बैटरी का ढक्कन
Fig 10. Modern cast on strap automated battery assembly
चित्र 10। पट्टा स्वचालित बैटरी विधानसभा पर आधुनिक कास्ट

कास्ट-ऑन-स्ट्रैप की विधि, विशेष रूप से छोटी SLI बैटरी के लिए, सभी लेकिन मैनुअल हाथ जलने आपरेशन की जगह है । हालांकि एक महंगा विकल्प है, यह शून्य लीड रन देता है, और यदि सही लग सफाई और प्रवाह का उपयोग किया जाता है, तो वेल्ड को स्ट्रैप करने के लिए एक बेहतर, कम प्रतिरोध भी देता है। इस प्रक्रिया के लिए एक और शोधन रैप स्टैकिंग विधि है। पॉलीथीन विभाजक जो अत्यधिक लचीला और वेल्डेबल है के आगमन का मतलब है कि बैटरी पूरी तरह से अलग प्लेटों के साथ बनाया जा सकता है ।

इस विधि में, या तो सकारात्मक या नकारात्मक प्लेटों को स्वचालित रूप से एक विभाजक पट्टी में डाला जा सकता है, पट्टी मुड़ा हुआ और प्लेट के चारों ओर काटा जाता है और फिर या तो गर्मी, अल्ट्रासोनिक्स या क्रिम्पिंग का उपयोग करके, प्लेट के चारों ओर एक पूर्ण सील बनाते हैं। बैटरी बॉक्स में कास्ट-ऑन-स्ट्रैप और स्वचालित समूह प्रविष्टि के साथ संयुक्त यह विधि, उच्च उत्पादन दर, कम वारंटी प्रदान करती है और शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि ऑपरेटर लीड एक्सपोजर को बहुत कम कर देता है।

1970 के दशक तक, सीसा एसिड बैटरी कुछ गंभीर खामियां थीं । ये एसिड धुएं और विस्फोटक गैसों के उत्पादन के साथ पानी के नुकसान के कारण उच्च रखरखाव लागत थे । यह कई औद्योगिक गतिविधियों के लिए एक गंभीर लागत थी, विशेष रूप से कांटा लिफ्ट ट्रक उद्योग जो निकालने और लगातार पानी टॉपिंग प्रक्रियाओं के साथ विशेष चार्ज कमरे की आवश्यकता है बैटरी सूखी बाहर को रोकने के लिए । इन समस्याओं का समाधान 1970 के दशक में उभरने लगा जब बैटरी निर्माताओं कार बैटरी के लिए कम एंटीमनी एलॉय के लिए बंद कर दिया ।

लीड एसिड बैटरी प्रकार

हालांकि यह शुरू में लागत को बचाने के लिए किया गया था, यह जल्द ही पता चला कि वोल्टेज के साथ संयुक्त-एक ऑटोमोबाइल में नियंत्रित अल्टरनेटर चार्ज, बैटरी से पानी की हानि, और इसलिए रखरखाव टॉपिंग काफी कम हो गया था । लंबे समय से पहले, लीड-एंटीमनी एलॉय को सदी की पहली छमाही के लिए उपयोग किए जाने वाले 11% की तुलना में 1.8% एसबी तक कम कर दिया गया था। यह, संक्षेप में, बाढ़, रखरखाव मुक्त SLI बैटरी दिया ।

एक कम गैसिंग लीड अलॉय का उपयोग करने का विचार 80 के दशक में गति ले लिया जब भूखे इलेक्ट्रोलाइट लीड एसिड बैटरी मानक बाढ़ रेंज के रूप में एक ही प्लेटों और ग्रिड डिजाइन का उपयोग कर अब परिचित बैटरी कंटेनर में दिखाई देने के लिए शुरू कर दिया । यह एक पूरी तरह से सील बैटरी थी जो पानी खोना नहीं होगा या विस्फोटक गैसों जारी । इलेक्ट्रोड पर उत्पादित हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को बैटरी में एक स्थिर इलेक्ट्रोलाइट में आयोजित किया जाएगा और पानी बनाने के लिए फिर से मिलाया जाएगा ।

एसिड को जेल बनाने के लिए सिलिका के साथ मिलाकर या अत्यधिक संकुचित ग्लास चटाई विभाजक में निलंबन में रखा गया था। हालांकि वाल्व विनियमित सीसा एसिड बैटरी 1960 के दशक (Sonnenschein तो गेट्स) के बाद से वाणिज्यिक उपयोग में किया गया था, इन डिजाइनों ग्रिड है, जो बहुत नरम है के लिए शुद्ध सीसा का इस्तेमाल किया । इसका मतलब यह था कि डिजाइन की संभावनाएं और प्रसंस्करण के तरीके सीमित थे।

नए अलॉय डिजाइन किए गए थे जो पूरी तरह से एंटीमनी को हटा दिया और कैल्शियम को एक सख्त एजेंट के रूप में प्रतिस्थापित किया। इसने प्रभावी रूप से प्रति सेल चार्जिंग सीमा 2.4 वोल्ट से ऊपर सीसा पर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन अतिपौशक को उठाया, जो 15 घंटे के भीतर रिचार्जिंग या प्रति दिन ऑपरेशन एक चक्र की अनुमति देगा। हालांकि, गंभीर समस्याओं 1980 के दशक में हुई जब बड़े पैमाने पर बैटरी क्या समय से पहले क्षमता हानि या पीसीएल कहा जाता है के कारण विफलताओं सबसे बैटरी कंपनियों को बहुत मुश्किल मारा । यह प्रभावी रूप से एक बहुत तेजी से क्षमता पहले कुछ हफ्तों या सेवा में होने के महीनों के भीतर सीसा एसिड बैटरी द्वारा सामना करना पड़ा नुकसान था ।

यह अंततः नेतृत्व एलॉय में टिन की शुरूआत के साथ 1990 के दशक में हल किया गया था । इंटरफ़ेस और सक्रिय सामग्री की अखंडता पर टिन की सटीक कार्रवाई बहस का मुद्दा है, लेकिन यह काम करने के लिए पाया गया था। एक पक्ष प्रभाव यह था कि यदि सकारात्मक ग्रिड में टिन और कैल्शियम के बीच संतुलन गलत था, तो यह ग्रिड की भयावह जंग विफलता का कारण बन सकता है। 90 के दशक में डेविड Prengaman के काम इस का समाधान किया और अब हम यथोचित समस्या मुक्त और रखरखाव मुक्त सीसा एसिड बैटरी का आनंद लें ।

लीड एसिड बैटरी विनिर्माण मशीनरी

चित्र 11। कला के आधुनिक राज्य, ट्यूबलर प्लेट निर्माण और नवीनतम एलॉय प्रौद्योगिकी के साथ सील VRLA TGel बैटरी
चित्र 11। कला के आधुनिक राज्य, ट्यूबलर प्लेट निर्माण और नवीनतम एलॉय प्रौद्योगिकी के साथ सील VRLA TGel बैटरी
चित्र 12। आधुनिक कास्ट-ऑन-स्ट्रैप स्वचालित बैटरी असेंबली
अंजीर - 12. आधुनिक कास्ट-ऑन-स्ट्रैप स्वचालित बैटरी असेंबली

1980 के दशक के दौरान थाली के ट्यूबलर डिजाइन भी कुछ क्रांतिकारी परिवर्तन किया गया । 1 9 10 के दशक के मध्य तक इसकी शुरुआत से यह सक्रिय सामग्री को पकड़ने के लिए ग्रिड की कताई पर घुड़सवार व्यक्तिगत छिद्रपूर्ण रबर सिलेंडरों का उपयोग किया था। यह व्यक्तिगत राल-गर्भवती फाइबरग्लास (स्नातकोत्तर) ट्यूबों के उपयोग से अधिस्थान था। उच्च स्क्रैप दरों और बड़े पैमाने पर उत्पादन वातावरण में इस उत्पाद से निपटने की शारीरिक कठिनाई के कारण, बुना हुआ मल्टीट्यूब बीड़ा विकसित किया गया था। इसने बिना भरे ग्रिड और सक्रिय सामग्री वाहक की एक इकाई बनाई।

1980 के दशक तक बहु ट्यूब पीटी बैग लगभग पूरी तरह से पीजी ट्यूब जो केवल अभी भी एक कम लागत होने की झूठी अर्थव्यवस्था के कारण उपयोग में था से अधिक ले लिया था । पीटी बैग बीड़ा अब प्लेट उत्पादन के कास्टिंग और रीढ़ की हड्डी प्रविष्टि खंड के स्वचालन की अनुमति दी । 80 के दशक के अंत में बाद के विकास ने इसे सक्रिय सामग्री के साथ प्लेट भरने के लिए बढ़ाया।

यह हादी जो जिस तरह से भरने, कैपिंग और सुखाने के माध्यम से रीढ़ की ढलाई से एक पूरी तरह से स्वचालित लाइन का उत्पादन करने के लिए नेतृत्व किया था/ यह इस अवधि के दौरान था कि स्वचालित, या तो गीला या घोल भरा तरीके भी पेश किए गए थे। इन तरीकों को एक स्वास्थ्य और सुरक्षा के दृष्टिकोण से कहीं बेहतर थे के रूप में वे सूखी पाउडर भरने के विकल्प की हवा की समस्याओं में सीसा कम ।

दूसरी सहस्राब्दी सीसा एसिड बैटरी के लिए नए मुद्दों पर ध्यान केंद्रित किया गया था । स्टॉप-स्टार्ट, और कुछ अन्य अनुप्रयोगों ने बाढ़ ग्रस्त सीसा एसिड बैटरी के लिए समस्याओं पर प्रकाश डाला है जो आंशिक स्थिति में चार्ज (पीएसओसी) स्थितियों में काम करते हैं। ऐसे में प्लेटों में सक्रिय सामग्री कम प्रभावी सतह क्षेत्र के साथ मोटे हो जाती है। इसलिए सामग्री कम प्रतिक्रियाशील है, कम क्षमताएं और कम उच्च दर निर्वहन क्षमता दे रही है ।

इस पर्याप्त काम का मुकाबला करने के लिए योजक, अर्थात् विभिन्न रूपों में कार्बन जो इस coarsening को रोकने और सक्रिय सामग्री की चालकता में सुधार खोजने के लिए चल रही है । यह चार्ज स्वीकृति (स्टार्ट-स्टॉप उपयोग में महत्वपूर्ण) के साथ-साथ एएम कण के सेवन को रोकने के लिए पीएसओसी स्थितियों में वर्षा के लिए नाभिक प्रदान करने में भी सुधार करता है। कुछ सफलता की सूचना मिली है, लेकिन इस बात का कोई ठोस सबूत नहीं है कि इन महंगे एडिटिव्स को सार्वभौमिक रूप से अपनाया गया है ।

लीड एसिड बैटरी के पीएसओसी और इलेक्ट्रिकल प्रदर्शन दोनों में सुधार करने के लिए एडिटिव्स और सेपरेटर निर्माताओं के आपूर्तिकर्ताओं द्वारा पर्याप्त काम किया गया है। पीएसओसी स्थितियों में एसिड के स्तरीकरण को रोकने वाले नए विभाजक डिजाइनों का विपणन किया जा रहा है, जैसा कि सक्रिय सामग्री में कण के टेक्सनिंग को कम करने में मदद करने के लिए अंतर्निहित एडिटिव्स के साथ विभाजक हैं। यह तेजी से महत्वपूर्ण होता जा रहा है क्योंकि पारंपरिक SLI बाजार इलेक्ट्रिक वाहन और इसके हाइब्रिड वेरिएंट के उदय को समायोजित करने के लिए बदलता है।

लीड एसिड बैटरी अनुप्रयोगों

के रूप में आंतरिक दहन इंजन हमारी सड़कों से फीका करने के लिए शुरू होता है और EV बाजार का विस्तार जारी है, सीसा एसिड बैटरी, हालांकि अभी भी आज के ऊर्जा भंडारण बाजार में सबसे अधिक बिकने वाली प्रौद्योगिकी, आगे रूपांतरों से गुजरना होगा । इस तरह के द्वि-ध्रुवीय संस्करण के रूप में नए डिजाइन बहुत अधिक शक्ति और ऊर्जा घनत्व और उनके निर्माण में काफी कम सीसा का उपयोग करने के कारण कम लागत प्रदान करते हैं ।

चित्र 13। द्वि-ध्रुवीय बैटरी निर्माण योजनाबद्ध आरेख
अंजीर - 13. द्वि-ध्रुवीय बैटरी निर्माण योजनाबद्ध आरेख
चित्र 14। ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण इकाइयां
अंजीर - 14. ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण इकाइयां

नए बाजारों का उदय, विशेष रूप से ऊर्जा भंडारण, सीसा एसिड बैटरी के लिए नए अवसर प्रदान करता है । बेहतर चक्र जीवन, ऊर्जा दक्षता और कम लागत पर ध्यान केंद्रित करने से ग्रिड-स्केल सिस्टम स्थापित करने वाले व्यवसायों को कहीं अधिक आकर्षक आरओआई मिलेगा। बढ़ते ईवी सेक्टर से स्ट्री मार्केट में संभावित गिरावट के बावजूद लेड एसिड बैटरियों में अभी भी मार्केट की अपार संभावनाएं हैं। हालांकि, यह विपणन पर उतना ही निर्भर करता है जितना कि यह प्रौद्योगिकी पर करता है। नई बैटरी सिस्टम, विशेष रूप से लिथियम आयन बैटरी रसायन विज्ञान, अभी भी उनके उच्च प्रारंभिक लागत के शीर्ष पर रीसाइक्लिंग या निपटान बुनियादी ढांचे की कमी के महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चिंताओं है ।

यह जीवन सदमे का एक महंगा अंत मतलब हो सकता है अगर बैटरी निपटान लागत लागू कर रहे हैं, जो बड़े बैटरी निवेश के साथ कई कंपनियों के लिए पर्याप्त हो सकता है । यह और खरीद की उच्च लागत का मतलब है कि लिथियम आयन बैटरी के लिए रॉय सबसे मौजूदा और उभरते अनुप्रयोगों में सीसा एसिड बैटरी की तुलना में अभी तक कम आकर्षक है । उदाहरण के लिए, ईवी बाजार में, कई इलेक्ट्रिक रिक्शा मालिक लिथियम आयन बैटरी की पूंजीगत लागत नहीं चाहते हैं और इसके बाढ़ ग्रस्त लीड एसिड समकक्ष का उपयोग करने में खुश हैं।

संक्षेप में, हम क्या कह सकते है कि सीसा एसिड अभी भी नए अनुप्रयोगों और नए बाजार के वातावरण को पूरा करने के लिए विकसित हो रहा है । नए, सस्ता और अधिक पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित सीसा एसिड बैटरी रीसाइक्लिंग के तरीकों के साथ विकसित किया जा रहा है, यह अभी भी सबसे पर्यावरण के अनुकूल, विश्वसनीय और सुरक्षित बैटरी है कि आप खरीद सकते हैं । और यह बहुत कम कीमत पर आता है। उस अगली बार के बारे में सोचो कि आप प्रतिस्पर्धी बैटरी रसायन विज्ञान के बीच एक तुलना करते हैं ।

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