三碱基硫酸铅的合成及其电化学性能

发布时间：2020-07-02 05:26

【摘要】：目前,工业上生产铅酸电池时,使用含有15%左右金属铅的PbO做原料。为了使其中的游离铅全部氧化,极板需要在70?C下固化48 h,既耗能又耗时,还占据了大量的厂房空间,升高了铅酸电池的制造成本。研究发现,所制造的负极板在固化过程中会产生三碱基硫酸铅(3BS)。如果能化学合成3BS,并直接用作电池活性材料,就有可能降低成本,并提高极板的一致性。因此,本论文研究了3BS的合成及其作为铅酸电池正、负极活性物质的电化学性能。研究发现,使用PbO和H_2SO_4在30?C下反应4 h可以容易地得到3BS。SEM显示,3BS粉末是一些长4~8μm,宽1~3μm,厚0.1~0.2μm的片状结晶。作为铅酸电池负极活性材料时,与β-PbO、α-PbO制成的电极和工业负极相比,直接使用3BS作为负极活性材料的电极化成后形成的泡沫铅具有均匀致密的多孔结构。在放电电流密度为120 mA·g~(-1),放电深度(DOD)为100%的条件下,3BS电极在第10个循环的放电容量即达到91 mAh·g~(-1)并可稳定地维持到100循环以上。工业负极100个循环后稳定在70 mAh·g~(-1)左右,α-PbO和β-PbO制成的电极100个循环后放电容量为60和52 mAh·g~(-1),并仍有下降趋势。3BS电极是四种电极中最好的。3BS电极省去固化步骤后120 mA·g~(-1)电流密度下放电比容量仍然在90 mAh·g~(-1)左右,6 h的干燥时间也远低于传统48 h。3BS用作铅酸电池正极活性物质时,在放电电流密度为100 mA·g~(-1),放电深度(DOD)为100%的条件下,电极在第4个循环的放电容量即达到90 mAh·g~(-1)并可稳定地维持到100循环以上。向3BS中分别加入不同质量分数5%、10%、20%、30%、40%和50%的四碱基硫酸铅(4BS),在放电电流密度为100 mA·g~(-1),放电深度(DOD)为100%的条件下放电容量为80~90 mAh·g~(-1)。3BS固化24 h和没有固化的放电循环都很稳定,从第4个循环开始到第100个循环一直稳定在90 mAh·g~(-1)左右,两者不同放电制度下的倍率循环也很接近,可以省去固化步骤。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912;TB34
【图文】：

密封铅酸电池,阀控,结构示意图,电池

负极的硫酸盐化会大大地减轻，从而在很大程度上提高电池的，与传统铅酸电池相比，铅炭电池有着充电快、放电功率高、比高等优点，在新能源储能领域具有很大的发展潜力。电池的结构与原理封铅酸电池（valve-regulated lead-acid battery，VRLA）的正负板栅上而形成的，电池的正负极板之间用 AGM 隔膜分隔开来焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接。电池当电池内部压力大于临界值，电池盖上的阀门会打开，释放电持电池内部的压力平衡，避免了电池的鼓胀和爆炸。卷式电池电池等铅酸电池虽然结构与 VRLA 略有不同，但基本反应原理

谱图,温度反应,下合,硫酸铅

图 2-1 不同反应温度反应 4 h（a）和 30 C 不同反应时间（b）下合成样品的 XRD 谱图图 2-2 30 C 下反应 4 h 合成样品的 SEM 图图 2-2 为硫酸铅与氧化铅在 30 C 下反应 4 h 合成 3BS 的 SEM 图谱，从中

【参考文献】