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TM-450阀控式密封铅酸蓄电池设计及板栅合金研究

谢小运

   本论文设计了TM-450型号的铁路客车用阀控铅酸蓄电池,并对其板栅合金铅钙锡铝铋进行了初步研究。本论文以铁路客车供电为背景,设计了一种连续不间断供电电源。 首先综述了蓄电池的分类,接着介绍阀控式密封铅酸蓄电池技术发展概况及板栅合金的研究进展。简述了铅酸蓄电池的结构。重点阐述了铅酸蓄电池的化学原理和板栅腐蚀原理,包括正、负电极反应、氧循环原理、析氢、析氧反应。 结合TM-450铁路客车蓄电池国家标准和某公司设计要求,对电池容量、板栅、隔板、电解液、电池槽、铅膏、安全阀、端子、极柱等构件进行了仿真设计,采用了高品质原材料,先进工艺配方,使其达到国家质量标准和某公司企业标准. 用线性扫描法、循环伏安法、交流阻抗法、阳极极化、阴极极化等常用的电化学分析法,及硬度测试法研究了铅钙锡铝铋合金。最后得出以下结论。 1.随着含钙量的增加,腐蚀速率加快。因此,应把合金的钙含量控制在低含量范围(≤0.1%)。 2.随着锡含量增加,合金析氧、析氢电位增加,电池免维护性能提高;但当锡含量大于2.0%后,随锡含量的增加,对电极的析氧电压的影响不大,同时,合金的极化电位增加,这可能会在电池充放电过程中导致钝化现象,从而引起电池失效;铅钙合金中加入过高锡,合金析氢过电位会略降,电池的免维护性能略劣; 3.随锡含量的增加,合金的硬度先增加后减小,当锡含量为1.2%时铅钙锡铝合金的硬度最大。 4.随着r值(锡钙比值)的增加,在成膜时生成更少量的Pb(Ⅱ),对钝化膜的生长抑制作用明显,阳极膜的阻抗也逐渐增大。但当r值不断升高,合金对钝化膜的抑制效果并没有很显著提高,阻抗也趋于稳定。当r大概达到15时,合金对钝化膜的影响趋于稳定,由此可推出适宜的r值的范围是:15≥r≥9。配制合金时,可先确定钙含量,然后选择一个适当的r值,即可算出合金需要锡的含量。 5.随铋含量的增加,硬度略有增加,但增加的幅度不是十分明显。随时间的增加合金的硬度也略有增加,但增加的幅度不明显。 6.随铋含量的增加,促进Pb-Ca-Sn-Al合金表面的氢气、氧气的析出,电池的免维护性能下降。因此,电池的密封反应效率低。 7. PbO·PbSO4的还原电流随铋含量的增加而降低,因此铋的添加能抑制Pb(Ⅱ)阳极膜的生长。 8.随着铋含量的递增,铅钙锡铝铋合金反应电阻逐渐降低。……   
[关键词]:VRLA;TM-450蓄电池设计;板栅合金
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湘潭大学2010年