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。這里著重敘述和膏工藝與鉛粉性質(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準酸。 (4)添加劑 ①負極鉛膏用添加劑包括膨脹劑、導電劑、阻化劑、增強劑等。
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(無機)與木素或其衍生物(有機)。 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)負極板在低溫工作時容量急劇下降,后來研究發(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;原來有木隔板時,它溶出木素磺酸鹽進人電解液,作為這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),結果電池制造時開始添加木素磺酸鹽到負極。后來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極,如提高電池低溫工作性能,相繼有許多負極膨脹劑配方問世。 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.導電劑主要改善活性物質(zhì)的導電性,特別當放電末期,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 以上三者需要有個合適的平衡比例關系,才能確保負極在低溫與放電末期發(fā)揮優(yōu)異性能。一個典型的配方如下。 木素(或木素衍生物)0.2%-0.5% BaSO40.2%-0.8%
碳素材料0.1%-0.3%
以上比例是對鉛膏質(zhì)量計算的量比。 c.阻化劑一類用來阻止(抑制)電池在開路擱置時的自放電,或者減少負極活性物質(zhì)在干儲存的失荷(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)氫氣析出反應與Pb的氧化反應。
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。這類阻化劑進人鉛膏可以彌補Pb-Sb合金的缺陷。表現(xiàn)出阻化效應的化合物有: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。一般在負極中的添加量為0.1%-0.2%。
d.增強劑這類添加劑純粹是物理增強作用,目的是增強活性物質(zhì)的強度,使之活性物質(zhì)之間彼此牽連.這類增強劑有:丙綸、氯綸、滌綸等合成纖維。通常切成3mm長度加人鉛膏中。用量為0.1%-0.3%。
②正極鉛膏用添加劑正極活性物質(zhì)微觀結構非常脆弱,它取決于發(fā)生在Pbc):多個團塊表面上的過程。然而這些過程當強烈干擾并影響其進行機理時,就會導致Pb伍晶體和團塊的脫落,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論數(shù)量或者品種,都比負極添加劑相對要少得多。一般來說,正極添加劑發(fā)揮一種.單純的機械作用。提高極板的結構強度與增加活性物質(zhì)的孔隙度,這些物質(zhì)有所謂“穩(wěn)定強化添加劑”或稱“保持性添加劑”。這類增強劑有短纖維3mm長的聚醋、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)的孔隙度與增加導電性都可以實現(xiàn)正極增容。但添加這些發(fā)孔劑、導電劑一類物質(zhì)時要求在可靠無疑的范圍內(nèi),因為最容易超限。一旦超限就會引起正極活性物質(zhì)崩壞,縮短電池壽命。
目前對正極添加劑使用方面相當慎重,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)孔又導電,效果顯著。這些添加劑,特別是負極膨脹劑,其中有機膨脹劑在鉛青中會對鉛膏相組成產(chǎn)生影響;钚晕镔|(zhì)的脫落是可以抑制的,采用強化劑與完善固化工藝可以實現(xiàn)。但必須注意負極膨脹劑硫酸鋇絕對不容許混人正極,因為PbO2的結構在硫酸鋇存在下會迅速被破壞。
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