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铅酸蓄电池中胶体电解液的性能和负极行为以及铋的作用的研究

吴玲

  铅酸蓄电池是应用最为广泛的二次电池。为了适应环境保护和资源利用的发展和要求,现在铅酸蓄电池出现了更新换代产品——阀控密封铅酸蓄电池(VRLA电池)。VRLA电池有两类技术:AGM技术和GEL技术。近几年GEL技术以及VRLA电池铅粉的配方和制造工艺逐渐受到重视。本文主要研究了胶体蓄电池中胶体电解液性能以及其对铅负极行为影响和铋对铅酸蓄电池及胶体蓄电池性能影响两方面的内容。论文第一部分主要用CV,LSV,EIS,SEM,TEM,以及凝胶电解液性能评定等方法研究了凝胶剂种类、凝胶剂中SiO_2含量、配胶的硫酸浓度以及凝胶中无机离子的存在对胶体电解液性能和铅电极电化学行为的影响,找出最佳配胶条件,并对各种影响因素进行了探讨和分析。比较研究了用自制钾离子体系气相二氧化硅(K_2O,SiO_2)、普通硅溶胶及超纯硅溶胶配制的胶体电解质的性能,探讨了凝胶剂种类对胶体电解液凝胶状态及铅电极负极行为的影响,对共存离子、胶体表面状态、凝胶的形成与结构等方面进行了研究,目的在于寻找一种优良的硫酸凝胶剂。实验结果表明,钾离子体系气相二氧化硅胶体电解质对硅胶浓度、酸度的适应性强。在凝胶状态、表面结构及电性能方面表现出色,明显优于普通硅溶胶和超纯硅溶胶。以气相二氧化硅为凝胶剂,把它与不同浓度的硫酸按一定比例混合制成胶体铅酸蓄电池用胶体电解质,研究了硫酸浓度对胶体电解质的凝胶性能及电化学性能的影响。实验表明,在二氧化硅含量一致的情况下,胶体电解质的触变性随着硫酸浓度增大有所增强。另外,用不同浓度的硫酸配制的胶体电解液对铅负极电化学行为也有着不同程度的影响。凝胶中SiO_2含量和粘度是影响胶体蓄电池容量的重要因素。本文分别摘 要测定了25℃下不同h0。含量二氧化硅溶胶的粘度及触变性能,探讨了不同St 0。含量的胶体电解液对铅电极电化学行为和胶体电解液结构的影响。CV实验结果表明;铅的阳极氧化和阴极还原电量均随着*。含量的增高有所降低。EIS实验结果显示,开路电位下铅电极的反应电阻随着胶体电解液中h。含量的增加而有所增大。仍步探讨了胶体电解液中K“含量对铅负极行为的影响。随着胶体电解液中K”含量的增加,铅电极的氧化、还原峰电流及氧化、还原电量均呈现增加的趋势。采用CV、LSV及EIS等方法比较研究了平面铅电极在硫酸及胶体电解液中的电化学行为。循环伏安实验和交流阻抗实验结果都表明胶体电解液中铅电极氧化峰电位稍有负移,这说明,胶体电解液中阶较容易氧化为比‘”。阴极极化实验结果表明在同一条件下铅电极在胶体电解液中的析氢电流比在硫酸电解液中的要小。交流阻抗实验数据表明,随着电位变正铅电极在两种电解液中的复数平面阻抗图的低频段都逐渐出现了负极化电阻。论文第二部分主要探讨了秘对铅酸蓄电池及胶体蓄电池性能的影响。用电解纯铅(99.99%Ph)铅粉、电解纯铅铅粉掺0.02%Bi几、精练纯铅(99.99%Ph-0.02%Bi)铅粉所制极板装成汽车用蓄电池,充放电性能检测结果表明,蓄电池的容量因铅粉中含秘而明显提高。采用电化学研究方法、化学分析、电镜扫描等方法对铅粉中秘的作用进行了测试与观察。化学分析结果证实了含秘极板浸泡过的硫酸溶液、化成后硫酸溶液以及循环后硫酸溶液均含有不同程度的B广。电镜扫描观察到含秘的正极活性物质比无秘的正极活性物质有较高的孔率,电镜扫描还发现,经过一定循环后,正极活性物质有针状晶体连接现象。对铅粉中的秘在铅酸蓄电池和膏、固化。化成、使用过程中可能存在的形式、化学特性、电化学反应等等进行了系且互摘 要统的归纳和阐述,对钒的有关化学和作用机理进行了比较详细的分析。认为秘的“造孔”作用在提高蓄电池容量中起着非常重要的作用。另外,利用阴极极化、循环伏安和交流阻抗等电化学方法探讨了硫酸和胶体电解液中的秘对铅酸蓄电池负极性能的影响及其机理。实验表明,在充电过程中,硫酸和胶体电解液中的钒(Ill)离子会沉积到负极上,从而引起负极析氢过电位显著降低和充放电容量一定程度的下降。秘的置换沉积使负极表面加快生成PbSO。膜,增厚的PbSO;膜对H”。SO。‘离子的迁移可能起到了阻挡作用,从而使开路状态下自放电呈减小趋势。……   
[关键词]:铅酸蓄电池;胶体电解液;气相二氧化硅;铅电极;电化学行为;
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华南师范大学2002年