硫酸亞錫添加量對鉛酸蓄電池正極鉛膏性能影響研究

張桂兵

(云南錫業(yè)錫化工材料有限責(zé)任公司，云南 個舊 661000)

鉛酸蓄電池用途廣泛[1]。在電池正極活性物質(zhì)中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，可以改善正極活性物質(zhì)的電導(dǎo)、孔率、活性、PbO2顆粒間的結(jié)合力，抑制板柵的腐蝕，提高活性物質(zhì)的利用率或延長其壽命[2]。硫酸亞錫是鉛酸蓄電池正極材料的重要添加劑之一，添加后能改善電池初期性能和壽命。本文通過試驗研究硫酸亞錫量添加對正極鉛膏物化性能影響情況[3]。

1 實驗部分

1.1 主要實驗儀器

主要實驗儀器見下表1。

表1 主要實驗儀器

1.2 實驗過程

以鉛粉為主要原料，添加一定比例的硫酸亞錫、石墨、纖維、水、稀硫酸，常溫條件下在鉛膏混和機(jī)上和膏 50 min 左右。板柵涂板，送入恒溫恒濕箱中固化干燥，固化溫度 65 ℃，濕度100%，固化時間 48 h，干燥時間 24 h[4]。固化干燥后一部分極板取中間部位生鉛膏進(jìn)行物化性能測試，另一部分極板分板，配合負(fù)極極板，組裝模擬電池，加入電解液并進(jìn)行電池化成?；珊笕〕稣龢O極板，加入一定量蒸餾水浸泡數(shù)天，泡除多余硫酸，自然風(fēng)干，取極板中間部位鉛膏進(jìn)行物化性能測試[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫酸亞錫添加量對正極生/熟鉛膏組成成分影響

分別取固化干燥后和化成干燥后的極板中間部位鉛膏于X射線衍射儀上測試，測試結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 添加硫酸亞錫正極生鉛膏組成成分

圖2 添加硫酸亞錫正極熟鉛膏組成成分

由圖1可以看出，硫酸亞錫添加后正極生鉛膏主要以αPbO和3BS(三堿式硫酸鉛)為主，無4BS(四堿式硫酸鉛)；不同硫酸亞錫添加量對αPbO和3BS比例無明顯影響。

由圖2可以看出，化成后的極板熟鉛膏主要以βPbO2(80%左右)和αPbO2(20%左右)為主，硫酸亞錫的添加能適當(dāng)提高αPbO2比例，且比例隨著添加量的增加而增加(0.5%異常，考慮未完全化成)。

2.2 硫酸亞錫添加量對正極生/熟鉛膏比表面積影響

分別取固化干燥后和化成干燥后的極板中間部位鉛膏于比表面積測試儀上測試，測試結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 添加硫酸亞錫正極生鉛膏比表面積

圖4 添加硫酸亞錫正極熟鉛膏比表面積

由圖3和圖4可以看出，添加硫酸亞錫能提高正極生/熟鉛膏比表面積，添加0.05%對比表面積無明顯影響，添加超過0.1%時，鉛膏比表面積隨著添加量的增加而增加，硫酸亞錫添加至0.8%能分別提高正極生/熟鉛膏比表面積25.82%和14.74%。

2.3 硫酸亞錫添加量對正極生/熟鉛膏微觀形貌影響

分別取固化干燥后和化成干燥后的極板中間部位鉛膏于掃描電鏡上測試，測試結(jié)果見圖5、圖6、圖7、圖8。

圖5 空白生鉛膏微觀形貌

圖6 添加硫酸亞錫生鉛膏微觀形貌

圖7 空白熟鉛膏微觀形貌

圖8 添加硫酸亞錫熟鉛膏微觀形貌

測試結(jié)果表明，添加硫酸亞錫后，正極生鉛膏晶粒細(xì)小均勻，無大尺寸晶粒，不同添加量的硫酸亞錫對正極生鉛膏晶粒尺寸影響不大；化成后的正極熟鉛膏晶粒尺寸較大，無絮狀晶粒；不同添加量的硫酸亞錫對正極生鉛膏晶粒尺寸影響不大。

3 結(jié)論

1)添加硫酸亞錫后正極生鉛膏主要以αPbO和3BS(三堿式硫酸鉛)為主，無4BS(四堿式硫酸鉛)，熟鉛膏主要以βPbO2(80%左右)和αPbO2(20%左右)為主。

2)添加硫酸亞錫能提高正極生/熟鉛膏比表面積，添加0.05%對比表面積無明顯影響，添加超過0.1%時，鉛膏比表面積隨著添加量的增加而增加，硫酸亞錫添加至0.8%能分別提高正極生/熟鉛膏比表面積25.82%和14.74%。

3)添加硫酸亞錫后，正極生鉛膏晶粒細(xì)小均勻，無大尺寸晶粒，正極熟鉛膏晶粒尺寸較大，無絮狀晶粒。