新型铅蓄电池用泡沫铅板栅.ppt

内 容 提 要 目的和意义 国内外研究现状及分析 电沉积泡沫铅板栅的制备及其性能 泡沫铅负极铅酸电池及其性能研究 泡沫铅板栅提高负极活性物质利用率的机制 结语 目的和意义 国内外研究现状 铅酸电池板栅研究现状 板栅材料 铅合金板栅：铸造板栅、拉网板栅。 铅锑合金和铅钙合 金。 轻型板栅： 导电塑料板栅及铅塑料复合板栅 ， 镀铅的铜板栅， 钛板栅 。 泡沫板栅材料： 泡沫铅和泡沫炭。 泡沫铅板栅材料 泡沫铅的优异性能 孔隙率高： 85%-95%；比表面积大：是几何面积的10几倍；重量轻：与铸造板栅相比可大大降低极板重量。 泡沫铅的制造技术 铸造法；镀覆金属法；粉末冶金法。 电沉积泡沫铅板栅材料 电沉积法制备的泡沫铅 具有更高的比表面积，更轻的重量和更好的均匀性，因此更适合在铅酸电池中使用。 电沉积泡沫铅按基体分类 基体RVC Reticulated Vitreous Carbon ；沉积层厚度为200-300 微米（E.Gyenge, J.Jung, B.Mahato. J. Power Sources. 2003, 113 2 : 388~395）。 泡沫铜基体：沉积层为两层， 第1层Pb-Sn, 第2层Pb, 每一层厚100微米以上（董为毅, 朱松然, 陈 国. 铅酸蓄电池负极泡沫铅板栅的制作方法.CN Patent 1062084 C, 2001-2-14 ） 。 表面形貌 a 基体RVC， b 泡沫铅 电沉积法制备的泡沫铅 断面形貌 a 正极， b 负极 已有泡沫铅的问题 已有的这两种泡沫铅板栅材料的铅沉积层都比较厚，使得制备的泡沫铅都存在质量不够轻、孔隙率和比表面积不够大等缺点。 制备的实验电池都是富液式。 未对泡沫铅提高活性物质利用率的机制进行研究。 电沉积法制备泡沫铅课题的内容 是通过电沉积的方法制备具有更轻质量，更大比表面积，更高的孔隙率的泡沫铅板栅材料。 制备泡沫铅铅酸电池（包括VRLA和卷绕VRLA 电池），研究泡沫铅对电池性能的影响。 研究泡沫铅提高活性物质利用率的机制。 电沉积铜 CuSO4·5H2O 200 g L-1, H2SO4 50 g L-1, 添加剂 少量，镀液温度T 10~25℃。 溶液中Sn BF4 2浓度的与镀层中Pb Sn 含量关系图 稀土 Ce 和超声波的引入使泡沫铅的厚度分布系数 DTR 由1.4 左右降低到1.2 左右，提高了泡沫铅的均匀性。 AFM 观察电沉积铅合金 泡沫铅的三维网络结构及表面形貌 INCO公司制备泡沫铅的SEM 泡沫铅的孔隙率 ：本文采用称重法测得泡沫铜的孔隙率为：95%~97%；以泡沫铜为基体制备的泡沫铅的孔隙率为：89%~92%。 比表面积 ：泡沫铅的的真实表面积是表观表面积的十几倍 。 泡沫铅的电阻率 泡沫铅在H2SO4中的稳定性 电沉积铅和泡沫铅的循环伏安试验 泡沫铅板栅富液式铅酸电池研制 实验电池的设计 负极限容的“一负两正式”电池和 “三正两负式”的实验电池 实验电池的制备工艺：实验电池制造过程为：配料→和膏→涂板→浸酸→固化干燥→外化成→组装电池→充放电。 铅膏中不同加水量对涂膏效果的影响：实验发现100g铅膏加水5ml时，铅膏视密度正好，即容易涂进去，又不容易流淌。 泡沫铅板栅VRLA电池研制 采用的泡沫铅板栅为20PPI和30PPI，实验电池的设计容量为3.5Ah。 两种电池的制备过程基本相同。 泡沫铅板栅对电极参数的影响 泡沫铅板栅对电极参数的影响 泡沫铅对富液式铅酸电池充放电性能的影响 充电性能 泡沫铅对富液式铅酸电池充放电性能的影响 泡沫铅板栅VRLA电池的充放电性能 泡沫铅对VRLA电池充电接受能力的影响 不同充电制度下泡沫铅负极VRLA电池的性能 泡沫铅对VRLA电池放电性能的影响 VRLA电池 5h、2h率及大电流放电性能 对于富液式铅酸电池，VRLA电池以及卷绕VRLA电池，泡沫铅板栅均使负极活性物质利用率提高和负极的质量比容量明显提高。 但泡沫铅板栅提高铅酸电池性能的原因却不清楚。 泡沫铅板栅提高负极活性物质利用率的机制 富液式铅酸电池负极活性物质的转化状态 泡沫铅对VRLA负极活性物质充电状态的影响 泡沫铅对VRLA负极活性物质放电状态的影响 泡沫铅对VRLA负极活性物质放电状态的影响 泡沫铅对VRLA负极活性物质充电状态的影响 负极板电化学真实表面积的测定 通过以上分析，泡沫铅负极板栅的使用，使板栅与活性物质的接触面积大大增加，负极活性物质的反应点增多、结晶颗粒变小、真实表面积增大、电化学反应电阻减小，泡沫铅板栅到其周围PbSO4/H2SO4界面的距离变小，这就是泡沫铅提