基于新型鉛粉的鉛酸蓄電池制備及其電化學性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)鉛粉一般是由火法冶煉的鉛錠經加熱氧化制備而成。本課題組開發(fā)了一條低污染新工藝,即由有機酸濕法處理廢鉛膏直接制備新型鉛粉,評價該新型鉛粉作為電池電極活性材料及其電化學性能十分必要。為此,本論文采用乙酸-檸檬酸鈉濕法浸出工藝處理廢鉛膏,得到柱狀檸檬酸鉛前軀體Pb3(C6H5O7)2·3H2O,重點考察了五種不同焙燒溫度(350℃、375℃、400℃、425℃、450℃)對焙燒產物新型鉛粉性能的影響。
　　1、焙燒溫度對新型鉛粉基本

2、物理化學性能影響規(guī)律研究
　　新型鉛粉粒度小,主要由200~500nm的小顆粒組成,主要晶型包括β-PbO、α-PbO及Pb。隨著焙燒溫度不同,其產物新型鉛粉表現的特性也不同。研究結果表明,350℃和375℃的焙燒產物鉛粉以多孔柱狀結構為主,結構相對疏松;當焙燒溫度高于400℃時,小顆粒團聚現象逐漸明顯。隨著焙燒溫度的升高,新型鉛粉的視密度增加,氧化度降低,吸水值和吸酸值呈下降趨勢。新型鉛粉的氧化度和吸酸值與傳統(tǒng)鉛粉較為相近,不過

3、375℃鉛粉因比表面積大,視密度遠低于傳統(tǒng)鉛粉,約1.51g·cm-3,吸水值遠高于傳統(tǒng)鉛粉,約240ml·kg-1。循環(huán)伏安測試結果顯示,多孔疏松的375℃鉛粉表現出較高的活性物質利用率和較優(yōu)的初始容量。
　　2、新型鉛粉制備電池的工藝優(yōu)化及反應機理研究
　　采用自制新型鉛粉制作電池,和膏時加酸量為45g/kg,采用高溫、高濕(80℃、97RH％)固化24h,降溫、降濕時間22h,生極板浸酸2h后采用分段恒流充電方式進行外

4、化成。固化時,80℃高溫有利于生極板中4BS的生成,延長降溫降濕過程的時間有利于極板中游離鉛的氧化。浸酸過程中,PbSO4顆粒沿著3BS/4BS的形貌生長,隨著酸浸時間的延長,極板表面會呈現出先變疏松后致密的規(guī)律。
　　3、焙燒溫度對新型鉛粉自制電池性能的影響研究
　　新型鉛粉自制電池的初始性能優(yōu)異,大電流放電性能好,但循環(huán)性能有待提高。其20h率放電容量在2.6A·h以上,1C放電時間超過40min,優(yōu)于傳統(tǒng)鉛粉。375℃

5、鉛粉自制電池濃差極化弱,電化學阻抗小。375℃以上,隨鉛粉制備溫度的升高,電池的初始性能基本呈遞減趨勢。當焙燒溫度高于400℃時,小顆粒團聚形成較大顆粒,有利于形成致密的極板結構,表現較好的循環(huán)性能。450℃鉛粉自制電池經過40次循環(huán)后容量保持率在70%以上,基本可滿足使用要求。
　　本論文開展的研究初步探明了新型鉛粉的電化學性能及其在電池制作和循環(huán)過程中的反應機理,為濕法新工藝回收的新型鉛粉的應用提供了依據,從而為廢鉛酸蓄電池清