铅酸蓄电池内化成工艺的研究

发布时间：2017-09-13 21:21

  本文关键词：铅酸蓄电池内化成工艺的研究

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【摘要】：铅酸蓄电池一直因环境污染问题为世人所诟病,其污染主要产生于蓄电池的生产环节,传统外化成过程产生大量的废气、废液、废渣是污染的主要来源,采用内化成的方式对蓄电池进行化成,极大地减少了工业三废的排放。然而目前对于化成后电池性能的优劣无简单明确的检测方法,本课题拟在不解剖电池的情况下,研究内化成电池简单评价的方法。对工厂采用内化成工艺生产的新蓄电池和经过多次循环的蓄电池作进行比较,对不同化成阶段蓄电池做检测,分别对电池极板做成分、结构分析,以此探索影响电池化成质量优劣的因素。结果表明,从极板表观外貌看,新旧电池极板无明显不同,但新电池内部极板活性物质质地坚硬,旧电池的活性物质松散且板栅合金腐蚀严重。新电池中Pb O2含量多于旧电池;新、旧电池的活性物质都是以β-Pb O2为主,但新电池中还存在部分α-Pb O2,化成阶段活性物质中Pb O2总含量逐渐升高,α/β-Pb O2比例逐渐降低。对采用内化成的电池做失重测试,测量化成过程中电解液密度、测量化成不同时间极板的结构和组成,最后对化成不同时间电池做析气测试。结果表明,化成过程实验测量硫酸密度与理论计算硫酸密度基本吻合。化成过程以1.2A充电,测量充电不同时间极板的成分、结构等,发现Pb O2含量从91.3%增加到93.5%,α/β-Pb O2比例从0.247降低为0.138,同时发现α-Pb O2晶粒尺寸粗大,只存在于极板内部。对充电不同时间的电池做性能测试,发现充电9h以上的电池性能较好。制作小电极模拟化成过程,研究电极的电化学性能,充电过程中,电极的传荷阻抗和传质阻抗都逐渐减小,极板的表面积是逐渐增大的。
【关键词】：铅酸蓄电池 内化成 电化学性能 硫酸浓度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 铅酸蓄电池的简介11-15
• 1.2.1 铅酸蓄电池的历史11-12
• 1.2.2 铅酸蓄电池制备过程简介及反应机理12-15
• 1.3 国内外研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 实验材料及实验方法18-31
• 2.1 实验仪器及药品18-19
• 2.2 工艺流程及失重测试方法19-23
• 2.2.1 极板固化、干燥工艺19-20
• 2.2.2 6-DZM-12 电池组装20
• 2.2.3 加酸、浸酸过程20-21
• 2.2.4 6-DZM-12 电池内化成工艺21
• 2.2.5 失重测试21-22
• 2.2.6 析气测试22-23
• 2.3 材料处理和表征方法23-27
• 2.3.1 正极板处理23-24
• 2.3.2 孔隙率测试24
• 2.3.3 正极板PbO2含量测试24-25
• 2.3.4 化成后正极板栅处理25
• 2.3.5 X射线衍射（XRD）25-26
• 2.3.6 扫描电子显微镜（SEM）26
• 2.3.7 极板腐蚀层表征26
• 2.3.8 化成过程极板电极电位测量26-27
• 2.4 电极制备方法及其电化学性能测试27-29
• 2.4.1 小电极制备27-28
• 2.4.2 小电极化成28
• 2.4.3 交流阻抗测试（EIS）28-29
• 2.4.4 电位阶跃法测试（Potential step）29
• 2.4.5 循环伏安测试（CV）29
• 2.5 电池性能测试29-31
• 2.5.1 初期容量检测29-30
• 2.5.2 大电流放电性能测试30
• 2.5.3 充电接受能力检测30
• 2.5.4 低温放电性能检测30-31
• 第3章 铅酸蓄电池正极板的相关研究31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 新旧电池分析31-38
• 3.2.1 极板与板栅形貌31-32
• 3.2.2 活性物质PbO2含量测试32-34
• 3.2.3 极板活性物质晶型分析34-36
• 3.2.4 活性物质SEM分析36-37
• 3.2.5 腐蚀层表征37-38
• 3.3 化成不同阶段分析38-40
• 3.3.1 极板形貌38-39
• 3.3.2 化成过程不同阶段活性物质分析39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 铅酸蓄电池失重测试及其相关研究41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 失重测试41-44
• 4.3 硫酸浓度理论计算44-48
• 4.4 充电不同时间电池极板分析48-54
• 4.4.1 化成过程电极电位的测量48-49
• 4.4.2 极板活物质成分分析49-52
• 4.4.3 极板孔隙率测试52-53
• 4.4.4 活物质SEM表征53-54
• 4.5 析气测试54-55
• 4.6 电池性能测试55-58
• 4.6.1 初期容量检测55-56
• 4.6.2 大电流放电性能测试56
• 4.6.3 充电接受能力检测56-57
• 4.6.4 低温放电性能检测57-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第5章 铅酸蓄电池正极板电化学性能研究59-64
• 5.1 引言59
• 5.2 阻抗测试59-61
• 5.3 真实表面积测试61-62
• 5.4 循环伏安测试62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果70-72
• 致谢72

【参考文献】

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1 夏秀文;张新琴;曹春燕;;利用参比强度法半定量相分析标定磁性样品金相物相[J];井冈山大学学报(自然科学版);2010年05期

2 迟广成;肖刚;汪寅夫;胡建飞;王海娇;马健生;;铁矿石矿物组分的X射线粉晶衍射半定量分析[J];冶金分析;2015年01期

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本文编号：845966