蓄电池常见添加剂及其作用.ppt

蓄电池常见添加剂及其作用 前言 铅酸蓄电池自1859年由法国人普朗特发明以来，至今已有150多年，由于其可以大电流放电，有较高的可逆性，电动势较高，原材料来源丰富，制造工艺简便，价格便宜及高的性价比等特点，广泛用作启动型铅酸蓄电池，但同时也拥有比能量低，寿命短等特点，一百多年来，人们不断对铅酸蓄电池进行研究和改进，极大的促进了铅酸蓄电池的发展，其中添加剂的研究和使用就是一个重要的方面。 培训内容： 正负极主要失效模式； 常见添加剂介绍及其作用原理； 培训目的： 通过本次培训，对正负极主要失效模式有一定了解，知道一些常见的添加剂及其作用，为以后相关项目开发打下基础。 第一部分：正负极主要失效模式 蓄电池内部的主要反应 添加剂的添加正是为了这些反应能顺利进行。 失效模式 正极活性物质利用率低 正极活性物质利用率低，可归结为以下原因： 1、反应产物为不良导体PbSO4，它将PbO2包住，致使PbO2颗粒内部物质不能参与反应； 2、电极反应优先在正极表面进行，摩尔体积大于PbO2的PbSO4堵塞了多孔电极的孔口，使反应物H2SO4不能进入到多孔电极的深处，电极内部残留较多的未反应物质； 3、放电产物PbSO4使电池的内阻随放电而增大。 正极活性物质软化脱落原因 1、α-PbO2是活性物质的骨架，由于循环中α-PbO2逐渐转变为β-PbO2，从而网络受到削弱和破坏，最终导致软化和脱落； 2、正极活性物质中存在两种尺寸的孔，随着充放电循环的进行，孔的结构进行重排，出现珊瑚状结构。一方面颗粒密集，表面积收缩，同时小孔汇聚成大孔，逐渐使原来正极较均匀的孔分布结构溃散，活性物质形成若干密集的团块，当团块内缺乏足够的连接时就会脱落，使电极时效； 3、在循环过程中，正极板栅尺寸长大，导致每个小格子的容积增加，加之活性物质体积的脉动，使活性物质的空隙率随循环增加而增加，正极就严重膨胀，孔隙率过分增加，颗粒之间结合力下降，导致活性物质的脱落。 负极比表面积的收缩 负极钝化 在放电过程中，负极产物硫酸铅是一种高阻抗物质，它逐渐形成一层致密的盐层，均匀地覆盖在负极板表面，使铅电极与硫酸电解液隔开，这样，铅电极与硫酸接触面大大减小，负极放电性能急剧下降，形成所谓的负极板钝化。 低温充电性能差（溶解沉淀机理） 第二部分：常见添加剂介绍 添加剂类型 各类型添加剂作用 添加剂选择的因素 1、金属杂质的含量； 2、主要成分或基本基团； 3、蓄电池的应用（动力、VRLA备用等）； 4、隔板的类型（PE，PVC，AGM）； 5、使用环境（热带，冷带，亚热带）； 6、要求的使用寿命。 正极添加剂选择的局限性 1、正极活性物质PbO2氧化能力强，且充电时正极进行阳极过程，处于高电势，难于找到耐氧化的稳定物质作为添加剂； 2、铅酸蓄电池的寿命受限于正极，要求加入的添加剂，在电池循环过程中，对正极活性物质的软化，脱落，板栅的腐蚀，不能有促进作用。 负极添加剂选择的局限性 负极由于添加的添加剂较多，有以下三个局限性： 1、各组分的匹配性及相互作用要求较高； 2、组分较多，导致引入的杂质难以控制。 3、配置时，各组分含量难以监控。 常见的添加剂 红丹 红丹即四氧化三铅，又名铅丹。常温时为鲜红色粉末； 变晶剂、成核剂； 添加量：3%-100% 红丹的作用（一） (1) 易于控制固化 人所共知，固化温度与生极板质量有关，例如固化温度40～60℃，则生成三碱式盐多些，而固化，75℃则四碱式盐将较多。但是新涂成的生极板含金属铅，固化时氧化发热，所以即使固化室温度控制在40～60℃，极板内部将远高于此。所以说真正的固化温度很难掌握。今用红丹制膏，不论是单用(即用含量25%的红丹)，或掺用，均使生极板氧化发热的现象降低，故较易掌握固化。并由于不必考虑氧化，总的固化时间可以缩短。 红丹的作用（二） (2) 化成效率较高 红丹中的PbO2约占Pb3O4的1／3，在正极板化成时将成为随后生成PbO2的晶核，故能促进化成。结果化成时间缩短，化成电耗降低，而所谓“花片”废品率也下降。管式正极板化成较困难，往往充入l0倍容量的电量，中间加以放电1～2次，均难使成品的PbO2超过80%。如在铅粉中加入25%的红丹，则易于使成品中PbO2超过80%。涂膏式极板，如果采用电池槽化成，特别是采用AGM，电解液流动受限制，尤宜于铅膏加红丹以利化成。国外有些研究者指出VRLA如采用红丹，有利于容量提高。 红丹的作用（三） (3) 蓄电池初期容量较高 因为正铅膏采用红丹后，化成产生的β—PbO2较多，故成品初期容量较高。 (4) 提高固定型电池的循环寿命 现在的红丹生产工艺，能适当调整以保持红丹中β—PbO含量较高，而β—PbO有利于在固化时生成四碱式盐，因而有利于循环寿命。 短纤维 长度较短的天然