陳玉濤

摘? 要：正極活性物軟化主要是指蓄電池在充放電時因為正極活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞而使活性物質(zhì)和板柵間結(jié)合力降低，進(jìn)而引起活性物質(zhì)脫落，是造成蓄電池使用壽命降低的重要原因。該文提出了一種鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑，并通過實驗分析可知，該強(qiáng)化劑能夠有效緩解鉛酸蓄電池正極板活性物質(zhì)脫落，提升整個蓄電池的使用壽命，此外，因為該蓄電池正極板強(qiáng)化劑中含有鉍等物質(zhì)，所以可以提高鉛酸蓄電池的容量。

關(guān)鍵詞：正極板;強(qiáng)化劑;鉛酸蓄電池;使用方法

中圖分類號：TM912? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

鉛酸蓄電池自1859年由法國人普蘭特（Plante）發(fā)明后就因其價格低廉、原材料以獲取等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。鉛酸蓄電池的電極由鉛和氧化物構(gòu)成，H2SO4常作為蓄電池的電解液。鉛酸電池經(jīng)過100多年的發(fā)展在電池能量密度以及循環(huán)壽命方面有了長足的進(jìn)步，在交通、通信、電力等領(lǐng)域都能發(fā)現(xiàn)它的身影。但在實際應(yīng)用中，因為鉛酸蓄電池的使用壽命會受到各種因素影響而出現(xiàn)使用壽命大幅度縮水問題。根據(jù)相關(guān)研究可知：蓄電池在充電過程中電解液（H2SO4）的溫度與電流密度并不會對蓄電池極板活性物質(zhì)使用壽命產(chǎn)生影響，對活性物質(zhì)使用壽命影響最大的為蓄電池的放電條件?；谝陨媳尘霸撐奶岢隽艘环N鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑，并對其使用方法和效果進(jìn)行了分析，以期為提升蓄電池使用壽命提供參考。

1 技術(shù)背景

鉛酸蓄電池主要是通過電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)存儲能量，蓄電池在放電（使用）時，其實質(zhì)就是把電池內(nèi)部存儲的電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)物質(zhì)，其基本原理如圖1所示：

根據(jù)相關(guān)資料顯示，電池正極板軟化是造成鉛酸蓄電池失效或使用壽命縮短的重要原因，就現(xiàn)今而言，對于解決鉛酸蓄電池正極板軟化的手段較為單一，即使用“深放電后脈沖充電”，該方法的工作原理在于當(dāng)鉛酸蓄電池深放電后內(nèi)部電解液（H2SO4）濃度快速下降，當(dāng)在低密度電流長時間充電后會使電池極板區(qū)域出現(xiàn)弱酸弱堿條件，在該條件下α氧化鉛會快速生成，進(jìn)而使整個極板的強(qiáng)化度得到提升，雖說該手段可以強(qiáng)化鉛酸蓄電池極板，但該方法仍然存在弊端：1）因為首先需要對電池進(jìn)行深放電，但在深放電時因為電池內(nèi)部大量α氧化鉛在參與放電后無法得到回復(fù)，這無形中降低了電池中α氧化鉛含量，此外，因為有少量的α氧化鉛抵消了電池后期進(jìn)行脈沖充電后產(chǎn)生的PbO2;2）進(jìn)行脈沖充電時間長。根據(jù)資料顯示，正負(fù)脈沖低密度電流充電過程所花費(fèi)的時間大約為20 h～50 h，甚至在50 h以上，才能夠發(fā)揮作用，這個脈沖充電需要花費(fèi)大量的人力與時間;3）我們都知道α氧化鉛在堿性條件下產(chǎn)生，但在實際應(yīng)用中對弱堿性環(huán)境程度控制又較為困難，增加了該方法的操作難度。基于以上背景，該文研發(fā)出一種鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑，用以解決現(xiàn)有的鉛酸蓄電池極板軟化處理技術(shù)不佳的問題。

2 鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑設(shè)計

該文所提出的一種鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑包括氫氧化鋰、碳酸鈉、硫酸鉍、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、四硫磺酸鉀和去離子水，所述強(qiáng)化劑具體配比為：碳酸鈉（0.6%～1.0%）;氫氧化鋰（1.0%～1.4%）;硫磺酸鉀（0.1%～0.3%）;硫酸鉍（0.06%～0.1%）;2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（0.4%～0.6%）;四去離子水（余量）。該文所提出的一種鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑的有益效果是：該強(qiáng)化劑能夠用來強(qiáng)化鉛酸蓄電池的充電能力。蓄電池的正極板是由板柵以及活性物質(zhì)兩部分構(gòu)成，通常極板中的活性物質(zhì)有效成分為氧化鋁，從蓄電池工作基本原理中可以看出：當(dāng)蓄電池放電時活性物質(zhì)氧化鉛（PbO2）通過反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U（PbSO4）;當(dāng)蓄電池充電時則硫酸鉛（PbSO4）又可轉(zhuǎn)變成氧化鉛（PbO2），而PbO2又是由α氧化鉛和β氧化鉛構(gòu)成，其中，α氧化鉛比β氧化鉛體積大、堅硬且荷電能力弱，且因為α氧化鉛在堿性條件下產(chǎn)生，所以當(dāng)蓄電池內(nèi)部參與放電后，再進(jìn)行充電則只會產(chǎn)生β氧化鉛，使電池內(nèi)部的α氧化鉛含量逐漸下降，最終導(dǎo)致電池正極極板上活性物質(zhì)出現(xiàn)脫落，此外，活性物質(zhì)的脫落會造成電池正極板上微孔堵塞，減小了電池正極板參與反應(yīng)面積，最終使蓄電池容量出現(xiàn)縮水。同時，因為該文所提出的一種鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑呈堿性，則電池在放電后即使在小電流正負(fù)脈沖充電下也可以使極板活性物質(zhì)周圍呈弱堿性，進(jìn)而提升α氧化鉛的產(chǎn)生效率，且鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑中所添加的化學(xué)物質(zhì)因為不會參與電池內(nèi)部所發(fā)生的反應(yīng)，因此，在蓄電池中添加該強(qiáng)化劑不會增加蓄電池內(nèi)部放電。在后期中分析對比中發(fā)現(xiàn)：該強(qiáng)化劑使α氧化鉛產(chǎn)生的效率提升了近20倍。

3 具體實施方法

該鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑的使用方法及步驟見表1：1）將蓄電池放電至正常終止電壓，將蓄電池放電后容量25%;2）在蓄電池內(nèi)加注一定量的強(qiáng)化劑，每塊蓄電池注入350 mL的強(qiáng)化劑;3）將加注好強(qiáng)化劑的蓄電池靜置，蓄電池靜置時間為60 min;4）靜置完畢后，將蓄電池正負(fù)脈沖電流充電，蓄電池充電時間為11小時。

4 結(jié)論

鉛酸蓄電池在循環(huán)充電的過程中會使電池極板不斷地膨脹和伸縮，這一過程會使蓄電池正極板軟化，進(jìn)而影響蓄電池的使用壽命。針對鉛酸蓄電池中正極板軟化問題，該文提出了一種鉛酸蓄電池正極板強(qiáng)化劑及其使用方法，經(jīng)過實驗研究：該強(qiáng)化劑能以高于現(xiàn)有方法20倍以上的效率生成α氧化鉛，蓄電池的使用壽命得到顯著提升。同時，因為因為該蓄電池正極板強(qiáng)化劑中含有鉍等物質(zhì)，所以同時也會提高鉛酸蓄電池的容量。

參考文獻(xiàn)

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