耐腐蚀板栅材料的研究.pdf

耐腐蚀板栅材料研究 耐腐蚀板栅材料研究 吴涛1，史鹏飞2，高绪文1，战祥连1，靳树峰1，刘自堂1 (1淄博蓄电池厂；2哈尔滨工业大学) 摘要 本文介绍了对动力型铅酸蓄电池正极耐腐蚀板栅材料的研究，通过研 究要解决的主要问题：一是如何进一步提高板栅合金的耐腐蚀性能，尤其 是改善其在充放电过程中的不均匀腐蚀问题；二是如何进一步降低板栅／ 活性物质界面的电阻，提高板栅与活性物质的结合力；三是如何进一步降 低正极板栅使用过程中锑的溶出量。研究分为小试样和板栅两个阶段，在 小试样阶段，利用电化学试验手段及各种检测手段筛选并确定合金的主要 组分及配方量；在板栅阶段，通过合金配制和板栅浇铸，考核舍金的工艺 性能。经过两个阶段的研究，最终确定合金成分，完成耐腐蚀板栅材料的 研究。 关键词：铅酸；蓄电池；板栅；合金；耐腐蚀 1前言 铅酸蓄电池正极板栅的组成既影响板栅的耐腐蚀性能，又影响正极活性物质容量随 循环次数增加而衰减的速率，可以说板栅合金的研究是全面提高铅酸蓄电池性能的关键 技术之一。 为此，淄博蓄电池厂技术开发中心与哈尔滨工业大学合作开展耐腐蚀板栅材料的研 究，为动力型铅酸蓄电池提供正极耐腐蚀板栅合金的配方和工艺。 铅酸蓄电池正极板栅合金，应具备下列特性：1)机械性能：板栅合金必须具有足够 的硬度、强度以承受制造过程中及电池工作期间的机械作用和所遭受的各种形变；2)耐 腐蚀性能：板栅合金应具有良好的耐腐蚀性能，它的结构和组织应能抵抗充放电或搁置 期间的腐蚀，用于制造板栅材料的铅合金，不但要求总体腐蚀必须以最小的速率进行， 而且力求避免晶间腐蚀；3)活性物质与板栅之间的机械接触和电接触性能：板栅合金应 能与活性物质牢固接触，即通过机械的、化学的或电化学的作用使得板栅和活性物质之 间存在良好的“裹覆力”；4)导电性能：板栅合金本身的电阻要小，以提高板栅的导电能 力和使电流均匀分布的能力，而且合金被氧化的成分既不能增加电流传导方向上氧化物 腐蚀层的电阻，也不能促使活性物质钝化；5)低析气量：板栅合金在电池使用过程中， 第九届全国铅酸蓄电池学术年会论文全集 锑的溶出量应尽可能低，以减少水份的损失；6)铸造性能：板栅合金必须具有良好的铸 造性能；7)环境友好：在合金和板栅的制备中不能产生对环境有害的物质，例如有毒气 体等。 考虑到铅锑合金抗拉强度、延展性、硬度及晶粒细化作用明显优于纯铅极板，板栅 在制造中不易变形；其熔点和收缩率低于纯铅，具有优良的铸造性能；铅锑合金比纯铅 具有更低的热膨胀系数，在充电循环使用期间，板栅不易变形。最重要的是铅锑合金能 有效改善板栅与活性物质之间的粘附性，增强了板栅与活性物质之间的“裹覆力”，有利 于铅蓄电池深充放能力和良好的循环寿命，同时锑是二氧化铅成核的催化剂，阻止了活 性物质晶粒的长大，使活性物质不易脱落，提高了电池的容量和寿命。因此，确定研究 的方向为铅基低锑多元合金。 2研究目标 研究的目的是研制一种新型耐腐合金，其各项性能应不低于目前动力型铅酸蓄电池 所用合金的指标，而且在耐腐性、抗拉强度、板栅／活性物质界面电导和减缓锑的溶解等 方面要有不同程度地提高。 通过研究要解决以下主要问题：提高板栅合金的耐腐蚀性能，尤其是改善其在充放 电过程中存在的不均匀腐蚀问题，因为这会降低合金在电池工作过程中的抗拉强度，影 响对合金耐腐蚀性能的综合评价； 1)降低板栅／活性物质界面的电阻，提高板栅与活性物质的结合力，从而问接提高 活性物质利用率； 2)降低正极板栅锑的溶出量。 3研究内容 3．1合金组成对腐蚀性能的影响 研究正极板栅合金的添加组份及铸造工艺，提高合金的耐腐蚀性能；通过经典的恒 电流阳极腐蚀法测腐蚀速率，检测合金耐腐蚀性能，筛选出合金的添加组份，初步确定 合金配制及浇铸工艺。 3．2板栅／活性物质界面阻抗研究 研究合金的添加组份及铸造工艺，降低板栅／活性物质界面的阻抗，提高电池的容量。 3．3合金中锑的溶出规律 研究合金中锑的溶出规律，降低锑的溶出量。 3．4合金密度、硬度