铅酸蓄电池正极板高温固化工艺研究

摘要

近年来，随着通讯和新能源产业的迅猛发展，用户对于铅酸蓄电池的循环寿命提出了更高的要求。铅酸电池的循环寿命失效主要原因为与极板固化工艺有关的铅膏软化、脱落。基础研究表明，极板在固化阶段采用高温固化，能够生成四碱式硫酸铅（4BS，4PbO?PbSO4），可以有效提升循环寿命。
　　本文研究了不同固化温度（80℃、100℃、120℃）与不同固化时间（2 h、4 h、6 h、8 h、10 h）条件下制备的极板。通过X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了各种极板组分和微观形貌，同时研究了不同固化温度得到的极板比表面积等参数对铅酸电池放电性能和循环寿命的影响。
　　固化条件对极板影响的研究结果表明，固化温度达到100℃以上时，极板表面会发生“鼓包”现象，极板外观和强度都很差，达不到使用要求。研究结果还显示，固化温度和固化时间是形成四碱式硫酸铅的重要因素。固化温度高则四碱式硫酸铅的生成速度快，延长固化时间则会在一定范围内增大四碱式硫酸铅结晶体的含量和晶粒尺寸。高温固化时，四碱式硫酸铅结晶体粒径分布较宽。提高固化温度可以加速板栅腐蚀层的形成速度，有利于提高活性物质与板栅的结合程度。本论文的研究得到的最佳固化条件为“80℃×6 h”，但单纯高温固化极板制备的电池比常温固化极板电池的初期容量要低、均一性较差。
　　通过研究在铅膏中添加“4BS晶种”（比例1%）制得的高温固化极板发现，添加“4BS晶种”后，四碱式硫酸铅的晶粒尺寸减小（由原来的70μm减小到20μm），晶粒尺寸的均一性提高,极板比表面积提高；不影响极板中四碱式硫酸铅晶粒生成量，但可提升电池初期容量和容量的均一性。将此极板制成的电池进行循环性能测试，结果显示，与常温固化的极板电池相比，总体寿命提升了30%。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2铅酸蓄电池的种类和用途

1.3铅酸蓄电池的结构和工作原理

1.4 VRLA电池

1.5高温固化在VRLA电池中的应用研究现状

1.6课题的主要研究内容

第2章 实验材料与测试方法

2.1实验用主要设备和药品

2.2电池的设计和制备

2.3测试方法

第3章 铅酸蓄电池正极板高温固化研究

3.1正极板高温固化

3.2内化成实验及容量检测结果

3.3批量验证电池容量

3.4本章小结

第4章 提高电池容量均一性

4.1原因分析

4.2添加“4BS晶种”试验

4.3本章小结

结论

参考文献

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致谢

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