應(yīng)用濕法回收超細(xì)鉛粉的鉛酸電池制備工藝研究.pdf

1、現(xiàn)有回收廢鉛膏工藝主要以火法回收為主，但在此過程中會產(chǎn)生鉛塵和 SO2等污染。因此本課題研究出新型濕法回收廢鉛膏得到超細(xì)鉛粉，但超細(xì)鉛粉的各項理化性質(zhì)與傳統(tǒng)鉛粉存在差異。針對以上問題，本論文將超細(xì)鉛粉作為正極活性物質(zhì)（簡稱PAM），重點(diǎn)對鉛酸電池制備中和膏及化成酸浸兩個關(guān)鍵工藝過程展開研究，并與傳統(tǒng)鉛粉進(jìn)行對比研究。此外，嘗試將超細(xì)鉛粉應(yīng)用于鉛酸液流電池，著重探究電解液組分對單質(zhì)鉛的沉積溶解過程的影響，并使用雜質(zhì)含量不同的超細(xì)鉛粉制備電

2、解液，開展不同電解液電化學(xué)性能的測試實驗以及電解液中雜質(zhì)的遷移規(guī)律。主要包含以下三個方面：
　　1、和膏加酸量對PAM相轉(zhuǎn)變、微觀形貌以及電池初始容量的影響
　　和膏加酸量對后續(xù)過程中鉛膏的各項性質(zhì)都有著很大的影響。隨著硫酸添加量的增加，生極板中3BS的相對含量逐漸增加，在加酸量為9％時達(dá)到最大；隨后3BS的含量逐漸減少。當(dāng)硫酸量為5%時，熟極板中PbO2相對含量最高，顆粒尺寸最大；隨著加酸量的增加，PbO2含量逐漸降低，P

3、bO2顆粒逐漸變小，加酸量為9%時顆粒最小，形成致密的結(jié)構(gòu)。在5-13%的加酸范圍內(nèi)，加酸量越低，初始容量越高。當(dāng)加酸量為5%時，電池容量最高為3.2 Ah。實驗結(jié)果表明：電池的初始容量與熟極板中PbO2的含量有關(guān)，受PbO2粒徑大小及微觀形貌影響較小。
　　2、化成酸浸條件對PAM相轉(zhuǎn)變、微觀形貌以及電池電化學(xué)性能的影響
　　在化成酸浸過程中，隨著硫酸酸密度和時間的增加，鉛膏中3BS和PbO向PbSO4轉(zhuǎn)化的程度越高。相比

4、傳統(tǒng)鉛粉，超細(xì)鉛粉制備的鉛膏會更易于轉(zhuǎn)化成PbSO4，酸浸酸密度過高會導(dǎo)致熟極板中PbO2含量下降，而隨著酸浸時間的增加PbO2含量也呈下降趨勢。電池的初始容量也反應(yīng)了相同的規(guī)律，當(dāng)PbO2含量最多時初始容量最高。酸浸酸密度較高會嚴(yán)重降低電池的使用壽命，酸浸酸密度較低時酸浸時間的影響較為明顯，此時極板需要較長的酸浸時間。目前的優(yōu)化化成酸浸條件下，當(dāng)酸浸酸密度為1.050 g/cm3，酸浸時間為4 h時，電池整體循環(huán)穩(wěn)定性較好，80次10

5、0%DOD循環(huán)后仍有75%的額定容量。
　　3、超細(xì)鉛粉制備鉛酸液流電池的電解質(zhì)濃度等工藝參數(shù)優(yōu)化
　　電解液組分的變化會影響電解液物理性質(zhì)和電化學(xué)性能，電解液中Pb2+和CH3SO3-濃度的增加都會使得電解液粘度增加。當(dāng)Pb2+達(dá)到0.5 mol/L時，電導(dǎo)率達(dá)到最大值，之后隨著Pb2+濃度的上升反而降低。Pb2+的濃度上升和CH3SO3-的下降會使Pb/Pb2+的平衡電位向正向移動，交換電流密度也隨之變化。當(dāng)電解液為1.

6、5mol/L Pb(CH3SO3)2和0.5mol/L MSA時，電位差最小達(dá)到150mV，放電容量也達(dá)到最大值253 mAh/g，其庫倫效率達(dá)到98%。使用兩種不同雜質(zhì)含量的新型回收超細(xì)鉛粉制備電解液，并將兩者與化學(xué)純PbO試劑制備的電解液進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)鉛起始原料的不同并不會影響電解質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)，而且鉛粉中主要雜質(zhì)（Fe、Ba等）不會參與Pb沉積溶解過程。
　　本論文開展的研究初步探明了和膏加酸量和酸浸條件對電池性能的影響規(guī)律，