废铅酸蓄电池回收碳酸铅热分解制备氧化铅及其电化学性能研究

发布时间：2017-08-10 10:30

  本文关键词：废铅酸蓄电池回收碳酸铅热分解制备氧化铅及其电化学性能研究

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【摘要】：随着铅酸蓄电池广泛化应用以及全球铅资源的日益减少,铅酸电池的回收利用已经是铅酸电池行业发展必不可少的环节。如何成功的将回收铅应用于电池的制备已经成为人们日益关注的重点,本课题作为新型原子经济法回收废铅酸蓄电池工艺的支撑课题,将从工业化应用的角度为铅回收技术的应用提供技术支持。本课题主要研究由新型原子经济法回收废旧铅酸蓄电池工艺得到的中间产物碳酸铅制备不同晶型的氧化铅铅粉、铅粉的电化学性能及其工业应用的价值。主要研究内容如下：本文首先研究了碳酸铅在空气和氩气气氛下的热分解过程,并在此基础上发现空气气氛下550℃焙烧可以得到99.18%的p-PbO铅粉,在氩气气氛下450℃焙烧得到含量约99.75%的α-PbO铅粉。经过粉碎的铅粉平均粒径为2μm,视密度在0.9-1.1 g·cm-3。随后对p-PbO铅粉在铅酸电池正极和负极应用展开研究。主要对正、负极合膏的工艺参数进行了优化；低温固化时主要生成3BS,高温固化时则生成了3BS和4BS；负极极板固化时主要生成3BS。通过电化学测试发现,在正极上,p-PbO铅粉的可逆性较差,极化略大,电池初始放电容量仅为11 Ah,高倍率放电时间22.5 min,低温放电容量8.23 Ah,充电接受能力达到1.914,均低于国标要求,电池循环寿命也衰减严重,说明p-PbO铅粉在电池正极上应用性差。对于p-PbO铅粉在电池负极上应用,通过测试发现,电池初始容量可达到12 Ah,高倍率放电时间26.35 min,低温放电容量为9.76 Ah,100次充放电循环后放电容量仍能维持在12 Ah,循环寿命良好。说明p-PbO铅粉适用于电池负极。在此基础上,本论文研究了a-PbO铅粉的正极应用。通过测试发现,a-PbO铅粉在正极上的性质稳定,可逆性好,极化低,电池初始放电容量可达13 Ah,高倍率放电时间26.7 min,低温放电容量9.5 Ah,充电接受能力达到3.8,均能满足电池正极需求。说明a-PbO铅粉能满足电池正极的性能需求。本文是新型原子经济法回收废旧铅酸蓄电池工艺中的铅粉制备与应用的基础研究,探究不同晶型氧化铅铅粉的制备及其电化学性能,并为循环铅粉的工业化应用做初步探索,为该项技术的工业化应用提供基础研究。
【关键词】：铅酸蓄电池 碳酸铅 α-PbO β-PbO
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 引言16-17
• 1.2 铅酸蓄电池概述17-21
• 1.2.1 铅酸蓄电池的历史及发展17-18
• 1.2.2 铅酸蓄电池的分类18-19
• 1.2.3 铅酸蓄电池的结构19-20
• 1.2.4 铅酸蓄电池的工作原理20-21
• 1.3 球磨氧化铅粉工艺及其电池制作21-24
• 1.4 其他铅粉在铅酸电池中的应用24-26
• 1.4.1 巴顿粉24-25
• 1.4.2 碳酸铅25
• 1.4.3 其他新型铅粉25-26
• 1.5 本文主要研究内容和创新点26-28
• 第二章 碳酸铅热分解制备不同晶型氧化铅工艺的研究28-44
• 2.1 引言28
• 2.2 实验药品28
• 2.3 实验仪器28-29
• 2.4 实验测试方法29-30
• 2.5 结果与讨论30-42
• 2.5.1 碳酸铅原料的组成及其结构表征30-31
• 2.5.2 碳酸铅的热分解31-34
• 2.5.3 β-PbO的制备34-38
• 2.5.4 α-PbO的制备38-42
• 2.6 本章小结42-44
• 第三章 β-PbO用于铅酸蓄电池电池正负极的研究44-72
• 3.1 引言44
• 3.2 实验药品44-45
• 3.3 实验仪器45
• 3.4 实验测试方法45-49
• 3.4.1 铅粉理化性质表征方法45-46
• 3.4.2 电池制作方法46-48
• 3.4.3 电池性能测试方法48
• 3.4.4 其他分析测试方法48-49
• 3.5 β-PbO用于铅酸蓄电池电池正负极的研究49-60
• 3.5.1 β-PbO铅粉的表征50-52
• 3.5.2 β-PbO铅粉在正极的制备过程52-57
• 3.5.2.1 正极合膏的理论计算52-53
• 3.5.2.2 合膏53
• 3.5.2.3 低温固化和高温固化53-57
• 3.5.3 β-PbO铅粉的负极制备过程57-60
• 3.5.3.1 β-PbO铅粉在负极应用的理论计算57
• 3.5.3.2 负极合膏57-58
• 3.5.3.3 负极涂板与低温固化58-60
• 3.6 结果与讨论60-70
• 3.6.1 β-PbO在电池正极应用的电化学性能60-66
• 3.6.1.1 循环伏安测试60-61
• 3.6.1.2 电化学交流阻抗测试61-62
• 3.6.1.3 β-PbO铅粉应用于正极的电池性能62-66
• 3.6.2 β-PbO在电池负极应用的电化学性能66-70
• 3.6.2.1 循环伏安测试66
• 3.6.2.2 交流阻抗测试66-67
• 3.6.2.3 β-PbO铅粉应用于负极的电池性能67-70
• 3.7 本章小结70-72
• 第四章 α-PbO用于铅酸蓄电池正极的研究72-90
• 4.1 引言72
• 4.2 实验药品72-73
• 4.3 实验仪器73
• 4.4 实验测试方法73-77
• 4.4.1 铅粉理化性质表征方法73-74
• 4.4.2 电池制作方法74-76
• 4.4.3 电池性能测试方法76
• 4.4.4 其他分析测试方法76-77
• 4.5 α-PbO用于铅酸蓄电池电池正极的研究77-82
• 4.5.1 铅粉的表征78-80
• 4.5.2 α-PbO正极的合膏与固化80-82
• 4.6 结果与讨论82-87
• 4.6.1 循环伏安测试82-83
• 4.6.2 电化学交流阻抗测试83-84
• 4.6.3 α-PbO铅粉做正极的电池性能84-87
• 4.7 本章小结87-90
• 第五章 总结90-92
• 5.1 结论90-91
• 5.2 建议与展望91-92
• 参考文献92-96
• 致谢96-98
• 研究成果及发表论文98-100
• 作者和导师简介100-101
• 附件101-102

【参考文献】

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本文编号：650250