铅酸蓄电池20122学习.pptx
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1、2的结晶变体及其特性晶体:一种是-PbO2,一种是-PbO2 还有无定形的二氧化铅-PbO2为Z形排列,-PbO2为线性排列 第1页/共109页第2页/共109页-PbO2与-PbO2性能比较-PbO2斜方晶系(铌铁矿型)-PbO2 正方晶系(金红石型)性能比较:1.导电性:-PbO2大于-PbO22.稳定性:-PbO2大于-PbO23.结晶颗粒:-PbO2结晶细,-PbO2结晶粗第3页/共109页4.生成pH值:(-PbO2)pH2-35.在充放电过程中,-PbO2与-PbO2互相转化。一般主要发生-PbO2转化为-PbO2。-PbO2 PbSO4 -PbO26.-PbO2 比-PbO2的电
2、化学活性高。一般-PbO2 的放电容量是-PbO21.53倍。7.-PbO2量增加,有利于提高正极循环寿命放电充电放电充电第4页/共109页二氧化铅颗粒的凝胶-晶体理论正极活性物质的最小单元为 PbO2颗粒组成:-PbO2+-PbO2+周围水化带晶体区:-PbO2、-PbO2水化带:PbO(OH)2第5页/共109页二氧化铅聚合物链和水化的聚合物链第6页/共109页晶体区好似一个小岛,在岛上整个体积内电子可以自由移动。晶体区与晶体区之间依赖水化聚合物链连接。岛上的电子借助于水化聚合物形成的桥,在晶体区之间移动。第7页/共109页聚合物链的长度不足以去连接任意两个晶体区。平行链间距离或链的密度对
3、凝胶的电子导电有重要影响。电导依赖于凝胶的密度和局外离子。局外离子可引起水化聚合物链彼此分开(增加链间距离、电导下降)或引起水化聚合物靠近(减少链间距离、促进电子传递)。第8页/共109页2电极的充放电机理 一、放电反应机理1.溶解沉积机理(1)PbO2+4H+Pb4+2H2O(溶解)Pb4+2e 2Pb2+(电子转移)Pb2+HSO4-PbSO4+H+(沉积)(2)PbO2 PbO(OH)2 PbO(OH)+H2O PbO(OH)+3H+2e Pb2+2H2O Pb2+SO42-PbSO4H2OH+第9页/共109页(3)PbO2+4H+2e Pb2+2H2O2.固相机理:首先还原为PbOx
4、(1.3x147m)的铅粉量7%,不通过42目的大颗粒铅粉量3%。不同用途的电池中铅粉粒径要求不同,起动用:120筛余1%;牵引用或固定用:100目或80目筛余1%。第69页/共109页 吸水率每公斤铅粉吸收水的mL数或每100g铅粉吸收水的g数。铅粉的吸水率与铅粉的孔隙率或孔率有关,一般控制在95130 mL/kg,因为水的密度为1,因此又可表示为9.5%13%,即每100g铅粉吸收水的量为9.513g。第70页/共109页 吸酸值铅粉与硫酸的反应程度称为吸酸值。一般说来,吸酸值越大,表示氧化度越高。通常规定为0.10.3g/g铅粉。第71页/共109页、铅膏的配制(paste produc
5、tion)组分:正极铅膏:铅粉、硫酸、短纤维、水负极铅膏:铅粉、硫酸、短纤维、水、负极添加剂第72页/共109页短纤维聚酯纤维(涤纶材料)PP纤维(丙纶材料)聚丙烯腈纤维(腈纶材料)不同的材料具有不同的性质,对极板添加剂中使用的短纤维除纤维直径、长度外,在70酸中的耐酸性以及在酸中分散性(是否沉降)对极板的性能都有影响。主要作用:增加活性物质的机械强度,防止脱落,从而提高循环性能,有些文献报道,少量添加时有利于H2SO4向电极内部扩散,可以提高正极板的孔率,提高初容量;但加入量多时初容量无利。第73页/共109页硫酸钡 硫酸钡有两种:一种是重晶石粉,它从溶液中沉淀出来,其颗粒直径 为1 m;种
6、是重晶石,圆形的精矿石,其颗粒直径为35m,重晶石比重晶石粉的作用差许多。硫酸钡具有与PbSO4相似的结构,硫酸钡在硫酸中难溶且电化学活性低,这些特性确保负极板保持化学性质稳定。电池放电时为PbSO4沉积提供晶核,推迟钝化,且防止收缩。第74页/共109页一种汽车用蓄电池的砂型铅膏配方正极铅膏配方:铅粉100kg(表观密度1.75-1.95g/cm3,氧化度70%-80%),纯水11-12kg,化学短纤维50g,密度1.400(25)的硫酸10.5kg负极铅膏配方:铅粉100kg,沉淀硫酸钡600g,木素磺酸钠250g,炭黑200g,化学短纤维50g,密度1.400(25)的硫酸10.5kg,
7、纯水9-11kg第75页/共109页铅膏配方应按极板厚薄,产品的用途对产品性能的要求,采用不同的铅膏配方及和膏工艺,不可千篇一律地采用一种工艺配方。第76页/共109页和膏时化学反应PbO平衡的是3PbOPbSO4H2O。当PH增大时,平衡向右移动,在和膏时直至生成稳定的三碱式硫酸铅(3PbOPbSO4H2O)。2PbSO4+H2O PbOPbSO4+SO42-+2H+2(PbOPbSO4)+H2O 3PbOPbSO4H2O+SO42-+2H+和膏、干燥固化时发生铅的继续氧化O2+2Pb 2PbO第77页/共109页铅-硫酸水溶液的电极电势-pH图 第78页/共109页和膏注意事项 负极膏严禁
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