四碱式硫酸铅在铅酸电池中的应用研究

摘要

清洁能源、通信技术行业的迅速进步和发展，有力地促进了能源储能的进步，随之而来的是人们对各种机房、基站建设的要求越来越高，主要表现在对电池一致性、高功率性能、循环性能、免维护性、高安全性等方面要求的提高。铅酸蓄电池作为机房、基站主要储能产品之一，为了适应新的应用环境，也需要在技术和工艺上有所改进，活性物质的组分和结构是影响电池性能的主要因素之一，因而对这方面的研究显得十分必要。
　　四碱式硫酸铅（4BS，4PbO·PbSO4）是铅酸蓄电池正极板在制造过程中的一个中间产物，它的产生和前后转化过程对最终电池性能有极大的影响；不同生极板生产工艺会直接影响4BS的产生。论文通过XRD(X-ray分析)和SEM(扫描电子显微镜)等手段研究了正极板的微观形貌和物质组分，通过在工业生产条件下制作实验电池，验证不同4BS相关应用工艺因素对容量、功率、循环性能及容量一致性的影响；发现和膏过程中当PbO与H2SO4比例过大或过小时均会降低活性物质内4BS含量，在5:1~7:1间存在有利于4BS生成的最佳比例；实验显示，PbO与H2SO4比例对活性物质内4BS晶体颗粒尺寸无明显影响，固化温度高低对活性物质内4BS生成量也无明显影响，但对晶体颗粒尺寸影响较大，随着固化温度升高4BS晶体颗粒逐渐减小。固化时间对固化过程中4BS生成量和晶体颗粒大小均有一定影响，随着固化时间增加，4BS含量逐渐增加，晶体尺寸也增大。
　　通常在工业生产条件下很难控制极板内4BS含量和晶体尺寸的一致性，为了提升产品一致性，论文通过4BS添加剂来进行改善。研究发现，生极板内4BS含量、组分分布情况以及充电过程环境温度、充电电流密度、化成酸密度均会影响化成后PbO2的结构和组分，从而影响最终性能；添加4BS生板化成后，活性物质骨架结构明显，能明显提升电池循环性能，α-PbO2/β-PbO2由于具有不同的晶型结构和比表面积，活性物质内最终二者比例对电池初始容量影响较明显。
　　研究结果表明，合理的4BS生成工艺以及化成工艺能有效提高活性物质的比表面积，从而提升产品的高功率性能和容量性能，坚固的骨架结构能提升电池的循环性能；和膏时添加适量的4BS可有效提升电池的一致性和循环性能。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的意义

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电池的研究现状

1.5 4BS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 实验材料与方法

2.1实验药品及材料

2.2实验仪器设备

2.3试验样品制备方法

2.4分析表征方法

2.5电池性能测试方法

第3章 和膏与固化工艺对生成四碱式硫酸铅的影响

3.1引言

3.2和膏和固化工艺

3.3和膏与固化工艺对正极活性物质微观形貌的影响

3.4和膏与固化工艺对4BS生成的影响

3.5板栅与活性物质界面的影响

3.6本章小结

第4章 添加四碱式硫酸铅正极板的化成工艺研究

4.1引言

4.2生极板4BS晶粒尺寸对化成的影响

4.3酸密度对4BS正极板化成的影响

4.4充电电流对4BS正极板化成的影响

4.5 4BS技术对电池性能的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢

个人简历