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沥青基泡沫炭电沉积装配铅酸电池的性能
来源:王泽龙 182 1045 0914时间:2016-11-12 09:10:23
①电极的结构参数 板栅结构特征以。和/系数来评价,。及/系数与铅酸电池活物质利用率及循环寿命密切相关。松下蓄电池系数是板栅重量与极板重量之比(g板栅/z电极板)。它的典型值为0.35—0.60,趋势是减少e值,多少是有可能的。/值是活物质与板栅表面积之比,通常/值为1.6~1.8,包括管式极板。对于书页开闭式铸模的起动电池(SLl)极板,/值为2~2.5。为了增加活物质的利用效率,一个有效的办法是设计的极板丁系数要小一点,即/<1,一个低丁值要保证有大的放电容量,表3—5列出几种板栅的特性参数。
②镀铅的形态学组织结构 在镀铅工艺方面对电镀液、电镀物等进行广泛探讨,然而泡沫炭上镀铅(电沉积)的现成方法是不可用的。泡沫炭的粗糙表面很难清理,电沉积时暴露在基层表面。
若泡沫炭基体暴露在电液里,则在正极活物质还没有进行电化学反应前就析氢了,然后电池充电放电失效。为了确保泡沫炭完全镀上铅层,有一个均匀的镀层与一个紧密的镀层是必要的。
③LCF(镀铅泡沫炭)的循环伏安性能 LCF作为电极工作时的性能通过循环伏安法研究得出。用泡沫炭电极氧的析出发生在正极电位o.6V,这是低于PbS04一,Pb02转化电位的,导致电池的充电接受很差。相反LCF作电极氧的析出电位高于PbS04一'Pb02的转化电位,这样才能避免在泡沫炭上过早析氧,因而可用作正极板栅。
④LCF电极的充/放电试验及铅电池 无论LCF电池还是铅电池在首次放电曲线上放电初期都有一个“电压凹陷”,这一现象可用溶解—沉淀机理作出解释。溶解—沉淀机理原意是根据放电时Pb02在其表面上还原为pb2+,而后pb2+进入溶液,在溶液中pb2+浓度增加达到过饱和状态,就出现了PbSO‘晶体的沉淀,在PbS04晶体开始形成时,过饱和达到最大值,其极化也是最高级程度,电池电压也降至谷底,正如PbSO+晶体开始长大时,极化减少,电池电压逐步升高,于是就有所谓的“电压凹陷”现象。充/放电电压随后出现平台,这时电化学反应进入平衡,可以测量电池电压。放电时LCF电池电压要比铅电池高,这是所谓的LCF的低内阻电池。
这在文献中称为低/系数的电极能以高电压放电,要比高/系数的电极强,LCF的特性是/值低,能支撑电池的变电压放电。LCF电池正极活物质利用率高出铅电池18%。在充/放电循环时,Pb02:. 'PbSO+转化过程引起正极活物质粒子分散,松下蓄电池是由于PbOz与PbS04的分子体积不同。另外,氧的析出会加速正极活物质软化与脱落。正极活物质的脱落是铅酸电池失效的主要原因之一,而LCF电池循环稳定性高,是由于有三维(立体)网状结构的LCF能够紧紧撑住正极活物质,大大减缓脱落速率,可以看到,LCF电池内底部脱落的正极活物质很少。
⑤不同电极上正极活物质的形态 根据溶解—沉淀机理,Pb02及PbSO+的溶解度与其晶体粒子的大小有关,也是正极活物质电化学活性的一个极为关键的要素,微小的Pb02与PbSO+粒子有巨大的比表面积,有很高的反应活性,它能提高正极活物质的利用率,有文献报道,纳米级大小的Pb02能得到高达45%的利用率,而且电池循环稳定性也极佳。形成微粒Pb02的电极能有效地改善铅酸电池的性能,表明在LCF上的正极活物质氧化作用比较完全、均匀,与结合紧密的Pb02粒子有巨大的比表面积,能极好地结合与电接触,放电时有较大容量。在LCF电极上的PbSO‘晶粒小而均匀,表明PbS04:~ 'Pb02的转化反应比较完全。另外,铅电极上的PbS04是块状而疏松,还有一些残留的PbO:未还原并沿PbSO+分布,这都是由于电接触差,松散的正极活物质会蔓延扩展至整个正极使活物质脱落。
板栅会影响活物质的形态学(结构),是由于LCF板栅有极大的比表面积与三维网状结构,会引起正极活物质的形态学(结构)更适合电池的循环性能和稳定性能的提高,松下蓄电池使电池有更加优异的电化学性能。