鉛酸蓄電池極板常用添加劑及作用

1、鉛酸蓄電池用極板添加劑鉛酸蓄電池用極板添加劑1前言前言添加劑是鉛酸蓄電池的重要成分，對蓄電池的性能有著重要的影響，加入鉛酸蓄電池中的添加劑一般分為：極板添加劑和電解液添加劑，極板添加劑在和膏時加入，對負(fù)極板來講，主要作用是抗收縮，又稱為膨脹劑；對正極板來講，主要增加極板的強度，防止軟化、脫落和增加導(dǎo)電性等。電解液添加劑在電解液配制時加入，主要作用是增加電池的充放電性能和減緩板柵腐蝕等。本文主要談?wù)摌O板添加劑。2常見添加劑常見添加劑2.1

2、短纖維2.1.1種類和特性短纖維根據(jù)使用材料不同，一般分為聚酯纖維(滌綸材料)，PP纖維(丙綸材料)和聚丙烯腈纖維(腈綸材料)，不同的材料具有不同的性質(zhì)，對極板添加劑中使用的短纖維除纖維直徑、長度外，在70℃酸中的耐酸性以及在酸中分散性(是否沉降)對極板的性能都有影響。2.1.2作用正、負(fù)鉛膏中都使用，其主要作用：增加活性物質(zhì)的機械強度，防止脫落，從而提高循環(huán)性能，有些文獻(xiàn)報道，少量添加時有利于H2SO4向電極內(nèi)部擴散，可以提高正極板的

3、孔率，提高初容量；但加入量多時初容量無利。2.2碳素材料2.2.1種類和特性碳素材料有：乙炔黑(炭黑)、超導(dǎo)電炭黑、碳纖維、石墨。乙炔黑是一種納米材料，具有高分散性，石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，碳纖維直徑為0.1—1.0μm，其電阻與PbO2基本相同。碳纖維的最大特點是纖維細(xì)長，加入鉛膏不降低其表現(xiàn)密度，容易被氧化，化成時損失一半。2.2.2作用這幾種物質(zhì)都能提高活性物質(zhì)的利用率以及低溫大電流放電性能，但各有特點：添加各向異性石墨，在正極化成時受

4、到陽極氧化，硫酸浸入石墨的層與層之間，化成后，活性物質(zhì)的毛細(xì)孔增加了，這種大孔徑的微孔作用向極板內(nèi)部供應(yīng)電解液，從而提高活性物質(zhì)的利用率。楊乘英等[2]研究發(fā)現(xiàn)：加入高純石墨有以下作用：①提高電極的孔率和潤濕性能，能提高正極活性物質(zhì)的利用率和容量；②減少內(nèi)阻，提高導(dǎo)電性；③加入石墨使正極的自放電增加，必須注意石墨中雜質(zhì)的含量，以不同產(chǎn)地進(jìn)行對比選擇。張玉峰等[1]研究發(fā)現(xiàn)在正極板中加入—定量的碳纖維，活性物質(zhì)利用率提高9％，低溫放電性能

5、提高50％，使用石墨可能導(dǎo)致過度膨脹，使活性物質(zhì)脫落。朱松然[3]等研究發(fā)現(xiàn)在負(fù)極中增加碳的含量可以提高電池容量和充電接受能力，但會降低氫析出的過電位10～20mV。D.P.Poden[4]研究發(fā)現(xiàn)：炭黑的作用是在深放電時提高活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能，因深放電時，阻抗較高的硫酸鉛濃度都高。但是Vind則認(rèn)為，炭黑對容量幾乎沒有影響，只在低溫時稍有作用，但是化成時，對極板有沖洗作用，也能減緩由于添加劑中的其他成分引起的最終充電電壓過高現(xiàn)象，在化

6、成或放電時充當(dāng)導(dǎo)體，其使用量與木素差不多，沒有人準(zhǔn)備使用過量的炭黑?，F(xiàn)在鉛酸蓄電池生產(chǎn)廠使用較多的是炭黑，有的在正、負(fù)極板中都使用。2.3硫酸鋇2.3.1種類和特性用來作添加劑的硫酸鋇有兩種：一種是重晶石粉，它從溶液中沉淀出來，其顆粒直徑為1μm，—種是重晶石，圓形的精礦石，其顆粒直徑為3～5μm，重晶石比重晶石粉的作用差許多。吳壽松先生[5]也提出使用沉淀法生產(chǎn)的BaSO4，國內(nèi)有的廠家中稱生產(chǎn)超細(xì)BaSO4；能過1250目的分子篩。

7、作為負(fù)極添加劑主要使用硬酯酸鋇和硬酯酸鈉，它與硫酸反應(yīng)生成硬酯酸(具有二個羧基)和BaSO4(或Na2SO4)2.6.2作用因反應(yīng)生成硬酯酸和BaSO4(或Na2SO4)，硬酯酸為表而活性劑，防止鉛電極表面收縮，BaSO4的作用同亡，使用硬酯酸鋇后可減少硫酸鋇的加入量。3其他添加劑其他添加劑有機添加劑還有牛皮木素類，萘磺酸鹽、偶氮蒽藍(lán)、丹寧酸及其他有機合成物。無機添加劑合成物中還有SrSO4、SiO2、TiO2、Al2(SO4)、等。以

8、上這些添加劑蓄電池生產(chǎn)廠現(xiàn)在很少采用，其對蓄電池性能不清楚。4選擇和應(yīng)用選擇和應(yīng)用對于添加劑，不能使用太多或太少，錯誤的添加劑對蓄電池性能有嚴(yán)重的損害。對于添加劑的選擇主要考慮如下因素：①金屬雜質(zhì)的含量；②主要成分或基本基團；③蓄電池的應(yīng)用(SLI、動力、VRLA備用、偏遠(yuǎn)地區(qū)能量供應(yīng))；④隔板的類型(PE、PVC、AGM)；⑤使用環(huán)境(熱帶、冷帶、亞熱帶)；⑥要求的使用壽命(1a以上、3a以上、5a以上、10a以上)在SLI應(yīng)用中，我

9、們要考慮電池承受低溫、高倍率、淺循環(huán)以及發(fā)動機煙窗下的高溫。因此，使用木素且在添加劑中的含量高，其理想含量為0.3％～0.5％，使用量再增加只對極板性能有較小的改善，但會增加負(fù)極過度膨脹及早期失效的風(fēng)險。在低銻合金的SLI電池中，使用低分子量(LW)的木素，它具有高含量的羧基(—COO)，低含量的甲氧基和有機S，羥基含量為1.6％～2.0％，它對電池的初期容量，循環(huán)壽命，充電接受和自放電有利。有些木素影響氫的過電位，對電池的析氫速度和充

10、電接收能力有較大影響，而且木素導(dǎo)致單格電壓不均衡，在備用電池組中，浮充電壓的一致性很重要，所以，在中型、大型VRLA電池中，有的廠家在添加劑中去掉木素，只使用硫酸鋇、炭黑、碳纖維，有的廠家則用腐殖酸代替木素，或用硬酯酸類代替木素。張永健等提及用化學(xué)方法將腐殖酸和木素合成一種新型添加劑加到負(fù)極板中比單獨和直接混合使用效果好，其1C放電提高12％，3C放電提高10％，低溫起動，10小時率容量無差異，其他一些研究人員也提及用腐殖酸代替1／3～

11、1／2的木素能抑制木素對充電接收能力的影響。D.P.Boden[4]認(rèn)為：硫酸鋇的含量對循環(huán)壽命有至關(guān)重要的影響，循環(huán)壽命隨BaSO4含量的增加而提高，到達(dá)1.0％(質(zhì)量百分比)時保持恒定。朱松然等認(rèn)為在保持負(fù)極添加劑總量不變的情況，增加BaSO4、炭黑的量，只對低溫起動和大電流放電有影響，對常溫容量無影響。在添加劑的選擇上，使用較多的依然是木素、腐殖酸、硫酸鋇、炭黑和短纖維。通常情況下，都是直接逐個添加配料。現(xiàn)在不少廠家采用預(yù)混合方式