稀土合金在工业铅酸蓄电池中的应用研究
发布时间：2021-11-06 20:46
对稀土合金Pb-Ca-Sn-Al-La在铅酸蓄电池正板栅中的应用进行了研究。首先采用金相显微镜、循环伏安、交流阻抗和恒流腐蚀测试等方法研究了稀土合金的微观形貌和电化学性能;进而采用稀土合金制作铅酸蓄电池,研究了稀土合金对于工业铅酸蓄电池容量和寿命的影响。结果表明,Pb-Ca-Sn-Al合金中添加La,能够细化合金晶粒,同时提高合金腐蚀层的导电性,进而可以有效地提升电池的容量和深循环性能;但La的引入会造成板栅的腐蚀程度增加,促进板栅的蠕变,从而影响电池的循环寿命。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２?ＣＶ腐蚀后合金表面的ＳＥＭ图??
??３００、９００、１?２００?ｈ腐蚀，腐蚀后采用ＳＥＭ观察腐蚀层形貌。恒??流腐蚀后的板栅采用纯水洗净后，６０Ｘ：水浴条件下依次采用??糖碱溶液（氢氧化纳、葡萄糖、纯水按照质量比８?：?３?：?１００配??置）浸泡除去腐蚀层，采用纯水洗净板栅并烘干后，计算腐蚀速??率。２?Ｖ?５００?Ａｈ电池根据ＧＢ／Ｔ?１９６３８．１－２０１４测试标准，进行??常温１０小时率容量测试和６０＂Ｃ浮充耐久性实验，电池浮充??测试失效后将电池进行解剖分析。??２结果与讨论??２．１金相测试??图１为两种合金的金相图，空白合金平均晶粒尺寸为??５０？３００?ｍｍ，稀土合金平均晶粒尺寸仅为２５？１００?ｍｍ。可以??看出，空白合金晶粒分布不均匀，粒径大小差别较大。产生这??种现象可能是由于Ｃａ从晶胞中不均匀的析出，在晶界处形成??的Ｐｂ３Ｃａ、Ｓｎ３Ｃａ等金属间化合物不均勻分布，阻碍了部分晶粒??的长大，使得晶粒分布不均及粒径差别增大。稀土合金晶粒细??孝晶界规则，Ｌａ的加人可以抑制合金的再结晶，细化合金晶??粒，从而可以提高合金的稳定性。??（ａ）空ＣＪ合金?＜ｂ）稀上合金??图１?合金的金相图??２．２?ＣＶ腐蚀测试??两种合金进行循环伏安腐蚀后，表面生成了相对稳定的??腐蚀层。图２为腐蚀后合金表面的形貌，可以看出，空白合金??腐蚀层疏松多孔，稀土合金腐蚀层生长较均匀、致密。通过??ＥＤＳ测试发现，合金腐蚀层主要由ＰｂＳ０４＊Ｐｂ０２组成。图２??中可以明显看出，空白合金腐蚀层表面晶体型ＰｂＳ０４较多，稀??土合金的表面则有较多的Ｐｂ０２，因此稀土合金的腐蚀层导电??性理论上会优于空白合金。??（ａＶ＂？ｌ＇Ｊ合金
表３腐ｆｔ??＆?１?２００?ｈ?后；??反栅尺寸?ｍｍ??合金种类??宽度??宽度伸长量??高度??高度伸长量??空白合金??１４４．７８??０．７８??１０８．５８??０．５８??稀土合金??１６５．６０??２１．６０??１２０．２３??１２．２３??图６为合金腐蚀１?２００?ｈ后板栅表面图像。可见高温腐蚀??后空白合金的腐蚀产物为细小且分散，而稀土合金腐蚀产物??颗粒较大，腐蚀层出现明显裂痕。??（ａ＞宁（１丨合金?（ｂ＞稀上合金??图６?腐蚀后板栅表面ＳＥＭ图像??图７为合金腐蚀１?２００?ｈ去腐蚀层后板栅表面ＳＥＭ图??像。可见合金的腐蚀主要发生在晶界处，空白合金的晶粒也出??现了较明显的局部腐蚀。稀土合金整体腐蚀较为均匀，但由于??稀土合金晶粒细小，晶界较多，在较强的腐蚀条件下，腐蚀层??的生长速率也相对较快，由于主要腐蚀产物Ｐｂ０２的比体积是??铅合金１．４倍？，腐蚀层的生长会对板栅基体产生压力，在持??续的压力作用下，板栅发生明显生长。??究与设计??（ｂ）??（ｂ）稀上合金??图７?去除腐蚀后板栅表面ＳＥＭ图像??２．４电池验证??为了进一步验证稀土合金在工业铅酸蓄电池中的应用效??果，分别以稀土合金和空白合金作为正极板栅合金，同一批次??制作２?Ｖ?５００?Ａｈ电池。首先，将两种电池分别选取６只测试，??连续进行５次１０小时率容量检测，放电采用０．１?Ｃ＼。放电至??１．８?Ｖ／ｃｅｌｌ，充电采用恒压２．３５?Ｖ／ｃｅｌｌ限流０．１?Ｃ＼。充电２４?ｈ。表??４为两组电池容量测试数据，可以明显看出，稀土合金电池较??空白合金电池１０小时率容量提升１０％左右。由此分析，由于??稀
【参考文献】：
期刊论文
[1]VRLA蓄电池在通信光伏电源系统中的应用[J]. 王磊,张正国,高学农,张臻. 电源技术. 2007(10)
[2]铈降低在硫酸溶液中生长的阳极Pb（Ⅱ）氧化物膜的电阻的研究[J]. 柳厚田,张新华,杨炯,杨春晓,周伟舫. 化学学报. 2002(04)
本文编号：3480497
【文章来源】：电源技术. 2020,44(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２?ＣＶ腐蚀后合金表面的ＳＥＭ图??
??３００、９００、１?２００?ｈ腐蚀，腐蚀后采用ＳＥＭ观察腐蚀层形貌。恒??流腐蚀后的板栅采用纯水洗净后，６０Ｘ：水浴条件下依次采用??糖碱溶液（氢氧化纳、葡萄糖、纯水按照质量比８?：?３?：?１００配??置）浸泡除去腐蚀层，采用纯水洗净板栅并烘干后，计算腐蚀速??率。２?Ｖ?５００?Ａｈ电池根据ＧＢ／Ｔ?１９６３８．１－２０１４测试标准，进行??常温１０小时率容量测试和６０＂Ｃ浮充耐久性实验，电池浮充??测试失效后将电池进行解剖分析。??２结果与讨论??２．１金相测试??图１为两种合金的金相图，空白合金平均晶粒尺寸为??５０？３００?ｍｍ，稀土合金平均晶粒尺寸仅为２５？１００?ｍｍ。可以??看出，空白合金晶粒分布不均匀，粒径大小差别较大。产生这??种现象可能是由于Ｃａ从晶胞中不均匀的析出，在晶界处形成??的Ｐｂ３Ｃａ、Ｓｎ３Ｃａ等金属间化合物不均勻分布，阻碍了部分晶粒??的长大，使得晶粒分布不均及粒径差别增大。稀土合金晶粒细??孝晶界规则，Ｌａ的加人可以抑制合金的再结晶，细化合金晶??粒，从而可以提高合金的稳定性。??（ａ）空ＣＪ合金?＜ｂ）稀上合金??图１?合金的金相图??２．２?ＣＶ腐蚀测试??两种合金进行循环伏安腐蚀后，表面生成了相对稳定的??腐蚀层。图２为腐蚀后合金表面的形貌，可以看出，空白合金??腐蚀层疏松多孔，稀土合金腐蚀层生长较均匀、致密。通过??ＥＤＳ测试发现，合金腐蚀层主要由ＰｂＳ０４＊Ｐｂ０２组成。图２??中可以明显看出，空白合金腐蚀层表面晶体型ＰｂＳ０４较多，稀??土合金的表面则有较多的Ｐｂ０２，因此稀土合金的腐蚀层导电??性理论上会优于空白合金。??（ａＶ＂？ｌ＇Ｊ合金
表３腐ｆｔ??＆?１?２００?ｈ?后；??反栅尺寸?ｍｍ??合金种类??宽度??宽度伸长量??高度??高度伸长量??空白合金??１４４．７８??０．７８??１０８．５８??０．５８??稀土合金??１６５．６０??２１．６０??１２０．２３??１２．２３??图６为合金腐蚀１?２００?ｈ后板栅表面图像。可见高温腐蚀??后空白合金的腐蚀产物为细小且分散，而稀土合金腐蚀产物??颗粒较大，腐蚀层出现明显裂痕。??（ａ＞宁（１丨合金?（ｂ＞稀上合金??图６?腐蚀后板栅表面ＳＥＭ图像??图７为合金腐蚀１?２００?ｈ去腐蚀层后板栅表面ＳＥＭ图??像。可见合金的腐蚀主要发生在晶界处，空白合金的晶粒也出??现了较明显的局部腐蚀。稀土合金整体腐蚀较为均匀，但由于??稀土合金晶粒细小，晶界较多，在较强的腐蚀条件下，腐蚀层??的生长速率也相对较快，由于主要腐蚀产物Ｐｂ０２的比体积是??铅合金１．４倍？，腐蚀层的生长会对板栅基体产生压力，在持??续的压力作用下，板栅发生明显生长。??究与设计??（ｂ）??（ｂ）稀上合金??图７?去除腐蚀后板栅表面ＳＥＭ图像??２．４电池验证??为了进一步验证稀土合金在工业铅酸蓄电池中的应用效??果，分别以稀土合金和空白合金作为正极板栅合金，同一批次??制作２?Ｖ?５００?Ａｈ电池。首先，将两种电池分别选取６只测试，??连续进行５次１０小时率容量检测，放电采用０．１?Ｃ＼。放电至??１．８?Ｖ／ｃｅｌｌ，充电采用恒压２．３５?Ｖ／ｃｅｌｌ限流０．１?Ｃ＼。充电２４?ｈ。表??４为两组电池容量测试数据，可以明显看出，稀土合金电池较??空白合金电池１０小时率容量提升１０％左右。由此分析，由于??稀
【参考文献】：
期刊论文
[1]VRLA蓄电池在通信光伏电源系统中的应用[J]. 王磊,张正国,高学农,张臻. 电源技术. 2007(10)
[2]铈降低在硫酸溶液中生长的阳极Pb（Ⅱ）氧化物膜的电阻的研究[J]. 柳厚田,张新华,杨炯,杨春晓,周伟舫. 化学学报. 2002(04)
本文编号：3480497
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