蓄電池鉛膏用原材料最主要組分是鉛粉、水與H2SO4,其他為少量添加劑。
(1)鉛粉 有球磨粉、巴頓粉。這里著重?cái)⑹龊透喙に嚺c鉛粉性質(zhì)。 (2)水 用量取決于鉛粉性質(zhì)(類別)及所加的添加劑,特別是有機(jī)膨脹劑以及混合方式,更主要的取決于所得鉛膏的視密度與硬度。 (3)硫酸 和膏用的硫酸濃度范圍相對(duì)密度d=1.1-1.4,用酸量在3%-6%之間變化,所用的硫酸要符合電池用標(biāo)準(zhǔn)酸。 (4)添加劑 ①負(fù)極鉛膏用添加劑包括膨脹劑、導(dǎo)電劑、阻化劑、增強(qiáng)劑等。
a.膨脹劑由木索及木素磺酸鹽衍生物、胡敏酸、硫酸鋇、碳素材料組成,通常用硫酸鋇(無(wú)機(jī))與木素或其衍生物(有機(jī))。 在二次大戰(zhàn)后,用合成材料制的隔板取代木隔板,發(fā)現(xiàn)負(fù)極板在低溫工作時(shí)容量急劇下降,后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)這是由于電解液中缺少木素磺酸鹽引起的這一現(xiàn)象;原來(lái)有木隔板時(shí),它溶出木素磺酸鹽進(jìn)人電解液,作為這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),結(jié)果電池制造時(shí)開始添加木素磺酸鹽到負(fù)極。后來(lái)一系列的木素及其衍生物制成高活性的多品種的膨脹劑用于負(fù)極,如提高電池低溫工作性能,相繼有許多負(fù)極膨脹劑配方問世。 另一種膨脹劑是BaSO4,它是作為PbS04晶體的成晶劑,確保Pb-S04晶體沿著活性物質(zhì)內(nèi)部表面均勻分布的,這一功能取決于PbS04與BaSO4之間的同晶現(xiàn)象所致。 b.導(dǎo)電劑主要改善活性物質(zhì)的導(dǎo)電性,特別當(dāng)放電末期,活性物質(zhì)大部分都變?yōu)?SPAN lang=EN-US>PbS04晶體,需要改善其導(dǎo)電性。這類碳素材料物質(zhì)有:炭黑、乙炔炭黑、碳纖維、石墨··一 以上三者需要有個(gè)合適的平衡比例關(guān)系,才能確保負(fù)極在低溫與放電末期發(fā)揮優(yōu)異性能。一個(gè)典型的配方如下。 木素(或木素衍生物)0.2%-0.5% BaSO40.2%-0.8%
碳素材料0.1%-0.3%
以上比例是對(duì)鉛膏質(zhì)量計(jì)算的量比。 c.阻化劑一類用來(lái)阻止(抑制)電池在開路擱置時(shí)的自放電,或者減少負(fù)極活性物質(zhì)在干儲(chǔ)存的失荷(干荷電氧化損失)的物質(zhì)。這類阻化劑材料通常為有機(jī)化合物,類似表面活性劑。它首先要能被鉛表面吸附,要能展布成薄膜,阻止(或抑制)氫氣析出反應(yīng)與Pb的氧化反應(yīng)。
即阻斷氧化Pb十1/2O2-PbO 抑制析氫Pb+H2SO4+2e-→PBSO4+2H+這類阻化劑進(jìn)人鉛膏,特別是用Pb-Sb合金制的板柵是十分有效的。這類阻化劑進(jìn)人鉛膏可以彌補(bǔ)Pb-Sb合金的缺陷。表現(xiàn)出阻化效應(yīng)的化合物有:硬脂酸鋅、a-與B-蔡酚、a-亞硝基B-碑蔡酸、間位氨基酚等一些有效阻化劑。一般在負(fù)極中的添加量為0.1%-0.2%。
d.增強(qiáng)劑這類添加劑純粹是物理增強(qiáng)作用,目的是增強(qiáng)活性物質(zhì)的強(qiáng)度,使之活性物質(zhì)之間彼此牽連.這類增強(qiáng)劑有:丙綸、氯綸、滌綸等合成纖維。通常切成3mm長(zhǎng)度加人鉛膏中。用量為0.1%-0.3%。
②正極鉛膏用添加劑正極活性物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)非常脆弱,它取決于發(fā)生在Pbc):多個(gè)團(tuán)塊表面上的過(guò)程。然而這些過(guò)程當(dāng)強(qiáng)烈干擾并影響其進(jìn)行機(jī)理時(shí),就會(huì)導(dǎo)致Pb伍晶體和團(tuán)塊的脫落,以及活性物質(zhì)鈍化或軟化。正是由于這些限制,所用在正極鉛膏中的添加劑無(wú)論數(shù)量或者品種,都比負(fù)極添加劑相對(duì)要少得多。一般來(lái)說(shuō),正極添加劑發(fā)揮一種.單純的機(jī)械作用。提高極板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與增加活性物質(zhì)的孔隙度,這些物質(zhì)有所謂“穩(wěn)定強(qiáng)化添加劑”或稱“保持性添加劑”。這類增強(qiáng)劑有短纖維3mm長(zhǎng)的聚醋、聚丙烯纖維,還有聚四氟乙烯乳液或者適量的磷酸。 正極活性物質(zhì)的容量是可以提高的,用增加活性物質(zhì)的孔隙度與增加導(dǎo)電性都可以實(shí)現(xiàn)正極增容。但添加這些發(fā)孔劑、導(dǎo)電劑一類物質(zhì)時(shí)要求在可靠無(wú)疑的范圍內(nèi),因?yàn)樽钊菀壮蕖R坏┏蘧蜁?huì)引起正極活性物質(zhì)崩壞,縮短電池壽命。
目前對(duì)正極添加劑使用方面相當(dāng)慎重,成熟的發(fā)孔劑有SiO2、K2SO4海泡石粉(精制白蟹)等,一般用量0.02%-0.1%。導(dǎo)電劑有石墨、碳纖維等,用量在0.1%-0.3%范圍。最新采用鍍錫的微珠玻璃,既發(fā)孔又導(dǎo)電,效果顯著。這些添加劑,特別是負(fù)極膨脹劑,其中有機(jī)膨脹劑在鉛青中會(huì)對(duì)鉛膏相組成產(chǎn)生影響;钚晕镔|(zhì)的脫落是可以抑制的,采用強(qiáng)化劑與完善固化工藝可以實(shí)現(xiàn)。但必須注意負(fù)極膨脹劑硫酸鋇絕對(duì)不容許混人正極,因?yàn)?SPAN lang=EN-US>PbO2的結(jié)構(gòu)在硫酸鋇存在下會(huì)迅速被破壞。
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