كيف يؤدي التجفيف غير السليم إلى تشقق ألواح البطارية

جدول المحتويات

1.ما هي ألواح البطارية؟
2.اللصق والتجفيف الأولي
3.لماذا تتشكل الشقوق
4.تأثيرات درجة الحرارة
5.التحكم في الرطوبة
6.سرعة التجفيف
7.اكتشاف الشقوق مبكراً
8.طرق عملية لتجنب التشققات
9.حلول التجفيف الحديثة

ما هي ألواح البطارية؟

تُعدّ ألواح البطارية المكونات الأساسية التي يتم فيها تحويل الطاقة فعليًا في بطاريات الرصاص الحمضية. وهي تتكون من شبكة رصاصية مغطاة بمعجون مصنوع من أكسيد الرصاص وحمض الكبريتيك والماء ومواد مضافة متنوعة. يجب أن يلتصق هذا المعجون بالشبكة بإحكام وأن يُشكّل بنية قوية مسامية لحمل المادة الفعّالة التي تتفاعل أثناء الشحن والتفريغ.

تؤثر جودة الألواح بشكل مباشر على عمر البطارية وسعتها وموثوقيتها. ومن أهم الخطوات الأولى بعد وضع المعجون هي تجفيف الألواح بشكل صحيح. فإذا لم تتم عملية تجفيف ألواح البطارية بشكل صحيح، فقد تعاني دفعة الإنتاج بأكملها من عيوب تظهر لاحقًا على شكل انخفاض في الأداء أو عطل كامل.

اللصق والتجفيف الأولي

مباشرةً بعد وضع المعجون على الشبكات، تكون الألواح رطبة وهشة. والهدف المباشر من تجفيف ألواح البطارية هو إزالة الرطوبة السطحية بسرعة دون إتلاف طبقة المعجون. تعمل مرحلة التجفيف السريع هذه على تثبيت السطح مع الحفاظ على رطوبة داخلية كافية لعملية التصلب اللاحقة.

يستخدم العديد من المصنّعين تعريضًا قصيرًا للحرارة العالية مباشرةً بعد وضع المعجون لتحقيق ذلك. يمنع الإزالة السريعة للماء السطحي المعجون من الانسياب أو السيلان، مما يحافظ على شكل اللوح. عند القيام بذلك بشكل صحيح، تُهيئ هذه الخطوة الألواح لعملية معالجة مُتحكّم بها حيث تتشكل الروابط الكيميائية داخل المعجون.

لماذا تتشكل الشقوق

غالباً ما تُعزى الشقوق في ألواح البطاريات إلى عدم انتظام إزالة الرطوبة أثناء التجفيف. فمع تبخر الماء، تنكمش المادة اللاصقة. وإذا جفّ السطح أسرع بكثير من الداخل، تتصلب الطبقة الخارجية وتنكمش بينما يبقى الداخل طرياً ورطباً. هذا التفاوت يُولّد إجهاداً داخلياً يفصل السطح، مُشكّلاً شقوقاً مرئية.

تُضعف هذه الشقوق الرابطة بين المعجون والشبكة، وتقلل من احتفاظ المادة الفعالة، وتُهيئ مساراتٍ لتسرب الإلكتروليت ومهاجمة الشبكة قبل الأوان. حتى الشقوق الدقيقة قد تتسع أثناء عملية التصلب أو التكوين، مما يؤدي إلى انخفاض السعة وقصر عمر البطارية.

تأثيرات درجة الحرارة

تلعب درجة الحرارة دورًا كبيرًا في مدى جفاف ألواح البطارية بشكل متساوٍ. فإذا كانت منخفضة جدًا، تبقى الرطوبة على السطح، مما يُعرّض المعجون للانزلاق أو نمو العفن. أما إذا كانت مرتفعة جدًا، فتجف الطبقة الخارجية على الفور تقريبًا، مما يحبس الرطوبة في الداخل ويُسبب إجهادًا.

تتراوح درجات حرارة التجفيف السريع النموذجية منمن 120 درجة مئوية إلى 180 درجة مئويةلفترة وجيزة. خلال هذه الفترة، يتغلغل الحر بسرعة كافية لتصريف المياه السطحية دون تسخين اللب بشكل مفرط. تجاوز هذه الفترة غالباً ما يؤدي إلى تكوّن قشرة أرضية سريعة وما يتبعها من تشققات.

التحكم في الرطوبة

تؤثر رطوبة الهواء المحيط على معدل التبخر بنفس قدر تأثير درجة الحرارة. ففي البيئات ذات الرطوبة العالية، يتبخر الماء من اللوح ببطء، مما يطيل وقت التجفيف ويزيد من احتمالية الحصول على نتائج غير متساوية. أما في البيئات ذات الرطوبة المنخفضة، فيتبخر الماء بسرعة، خاصة من السطح، مما يزيد من خطر التشققات.

تُحافظ البيئات المُتحكَّم بها على الرطوبة النسبية ضمن نطاق مُعتدل خلال مرحلة تجفيف ألواح البطارية الأولية. وبمجرد اكتمال تجفيف السطح، تُضاف رطوبة أعلى في كثير من الأحيان لإتمام عملية المعالجة، ولكن ارتكاب خطأ في الخطوة الأولى يُصعِّب إجراء التعديلات اللاحقة.

سرعة التجفيف

تُعدّ سرعة حركة الألواح في منطقة التجفيف عاملاً مهماً. فإذا كانت بطيئة للغاية، ترتفع درجة حرارة الألواح في بعض المواضع. أما إذا كانت سريعة للغاية، فتبقى الرطوبة على السطح، مما يُسبب مشاكل في عملية التجفيف. وتُعدّل خطوط الإنتاج الحديثة سرعة الناقل لتتناسب مع سُمك الألواح وتركيبة المعجون.

تتضمن عملية التجفيف السريع المُحكمة عادةً تمرير الألواح عبر المنطقة الساخنة في30-90 ثانيةوذلك حسب الحجم وكثافة المعجون. هذا التعرض القصير يزيل كمية كافية من الماء السطحي لتثبيت المعجون دون إخراج الرطوبة من الأعماق بسرعة كبيرة.

اكتشاف الشقوق مبكراً

قد تظهر تشققات سطحية دقيقة في غضون دقائق من إخراجها من المجفف. وغالبًا ما تبدأ على شكل خطوط رفيعة تنطلق من الحواف أو خطوط الشبكة. أما التشققات الأعمق فقد لا تظهر إلا بعد التصلب، وتظهر على شكل تشققات أوسع أو حتى تقشر المعجون.

تساعد الفحوصات البصرية المنتظمة بعد تجفيف ألواح البطارية مباشرةً على اكتشاف معظم المشاكل مبكراً. يجب وضع الألواح التي تبدو هشة للغاية أو تظهر عليها خطوط واضحة جانباً لتحليلها. إن اكتشاف المشاكل في هذه المرحلة يوفر تكلفة معالجة الألواح المعيبة لاحقاً.

طرق عملية لتجنب التشققات

يساعد خلط المعجون بشكل متجانس، فمحتوى الماء الموحد يعني تجفيفًا أكثر قابلية للتنبؤ. كما أن الحفاظ على نظافة حجرة التجفيف يمنع تراكم الغبار وظهور بقع ساخنة. ويضمن المعايرة المنتظمة لمستشعرات درجة الحرارة وتدفق الهواء توزيعًا متساويًا للحرارة على جميع الألواح.

يُتيح استخدام دوران الهواء الساخن بدلاً من الحرارة الإشعاعية المباشرة تجفيفًا أكثر لطفًا وتجانسًا. يجب أن يتلقى كلا جانبي اللوح تدفقًا متساويًا للهواء لمنع جفاف أحد الجانبين أسرع من الآخر.

حلول التجفيف الحديثة

يجمع أفضل أسلوب لتجفيف ألواح البطاريات اليوم بين التحكم الدقيق في درجة الحرارة، وسرعة ناقل قابلة للتعديل، ودوران فعال للهواء الساخن في وحدة واحدة. يوفر فرن التجفيف السريع الموثوق به تجفيفًا سريعًا ولطيفًا للسطح، مما يقلل من الإجهاد الداخلي ويقضي تمامًا على التشققات.

الفرن تجفيف سريع للألواحيتميز جهاز Better Technology Group بتصميمه العملي. فهو يستخدم دوران الهواء الساخن مع قنوات علوية وسفلية لتجفيف كلا الجانبين بالتساوي، ودرجات حرارة قابلة للتعديل تصل إلى 180 درجة مئوية، وسلسلة زاحفة تتعامل مع جميع أحجام الألواح بسرعات تبدأ منمن 12 إلى 25 متراً في الدقيقةوالنتيجة هي ألواح مقاومة للتشقق، تحتفظ بالرطوبة الداخلية اللازمة للتصلب، وتنتقل بسلاسة إلى مرحلة الإنتاج التالية. تصل الطاقة الإنتاجية إلى حوالي 130 لوحًا في الدقيقة مع الحفاظ على استهلاك معقول للطاقة من خلال إعادة تدوير الهواء الساخن داخليًا. بالنسبة للمصنعين الذين يسعون إلى تقليل العيوب وتحسين الاتساق، يقدم هذا الفرن حلاً بسيطًا ومثبتًا يستحق الدراسة.