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电解液添加剂对新型铅粉制备电池性能影响的研究

作　者: 王琴
导　师: 杨家宽
学　校: 华中科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 铅酸蓄电池电解液添加剂电化学性能硫酸亚锡硫酸钠
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

铅膏是废铅酸蓄电池的主要成分，占60%以上。传统火法熔炼回收铅膏工艺会产生大量的SO2和铅尘。本论文主要采用柠檬酸-柠檬酸钠浸出体系，湿法回收铅膏，获得柠檬酸铅前驱体后，低温焙烧制备新型铅粉。新型铅粉作为正极板的活性物质制备新电池。本论文重点探讨了硫酸电解液中SnSO₄与Na₂SO₄添加剂对新型活性物质电化学性能及电池性能的影响。主要包括以下几方面的内容：1、柠檬酸铅前驱体制备及铅粉的优选废铅膏在浸出液pH为4.96，温度50oC反应20h，得到前驱体柠檬酸铅。经管式炉焙烧的铅粉氧化度、吸酸值、吸水值、视密度较优。新型铅粉氧化度在75⁸7%之间，颗粒粒径小于5μm，化成后可形成针棒状结构PbO2，更适合后续电池极板制作。2、SnSO₄与Na₂SO₄电解液添加剂对新型铅粉极板电化学性能的影响循环伏安测试结果表明：随着电解液中SnSO₄浓度的增加，小极板还原峰电流先增大后减小；循环次数超过50次充放电比率达到90%；随着SnSO₄的增多，极板外表面物质中长柱状不可逆PbSO₄变小。电解液中添加Na₂SO₄时，实验结果与添加SnSO₄类似。3、SnSO₄与Na₂SO₄电解液添加剂对新型铅粉电池性能的影响实验中组装的2A h电池，在SnSO₄最佳添加量为2.24mmol/L时，经过50次循环后，电池的容量保持率仍可达到70%以上。电池的双电层电容随着SnSO₄增多而上升，电池初始放电容量增大。此条件下，拆解失效电池的极板PbO2含量为78.4%。电池电解液Na₂SO₄添加量在0.35mmol/L时电池的初始容量最大（2.23A h），随着循环次数增加，Na₂SO₄添加量为0.07mmol/L时（初始容量为2.21A h）的容量保持率最佳。4、酸浸时间对电池性能影响的初步探讨酸浸时间对化成后极板影响较大，实验中分别研究了0.5h、1h、2h浸酸时间的效果。当浸酸时间为1h时，熟极板中PbO2颗粒变细，PbO2含量最高，电池初始放电容量最高。同时，浸酸时间延长形成的PbO2颗粒不均匀，放电容量波动大。本论文研究对废铅膏回收制备新型铅粉用于制备高性能电池具有参考价值。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-24
  1.1 课题来源  10
  1.2 铅酸蓄电池的发展及废铅酸蓄电池回收现状  10-13
  1.3 铅粉的制备  13-16
  1.4 铅粉作为电池极板活性物质的电化学性能研究现状  16-22
  1.5 本论文的主要研究内容及创新点  22-24
2 实验原料与方法  24-30
  2.1 实验原料及试剂  24-25
  2.2 主要仪器设备及仪器  25-26
  2.3 主要实验方法  26-30
3 柠檬酸-柠檬酸钠浸出体系中铅粉制备及特性研究  30-37
  3.1 前躯体柠檬酸铅的制备及基本特性  30-32
  3.2 不同焙烧方式制备新型铅粉  32-35
  3.3 本章小结  35-37
4 新型铅粉电化学特性的研究  37-45
  4.1 新型铅粉的微观电化学性能  37-39
  4.2 不同铅粉固化及化成效果  39-44
  4.3 本章小结  44-45
5 新型铅粉制备的小极板在不同添加剂电解液中的电化学反应  45-65
  5.1 SnSO_4电解液添加剂对半电极反应的影响  45-56
  5.2 Na_2SO_4电解液添加剂对半电极反应的影响  56-63
  5.3 本章小结  63-65
6 电解液添加剂对电池性能影响规律及电池失效机制初步探讨  65-81
  6.1 新型铅粉制备电池  65-66
  6.2 添加 SnSO_4自制电池的电池性能  66-74
  6.3 添加 Na_2SO_4自制电池的电池性能  74-76
  6.4 化成第一步浸酸时间探索实验  76-80
  6.5 本章小结  80-81
7 结论及建议  81-83
  7.1 结论  81-82
  7.2 建议  82-83
致谢  83-84
参考文献  84-89
附录 1 攻读硕士期间发表的学术论文及成果  89-91
附录 2 掺 SnSO_4电池阻抗及模拟结果  91-95

电解液添加剂对新型铅粉制备电池性能影响的研究

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