應(yīng)用濕法回收超細(xì)鉛粉的鉛酸電池制備工藝研究.pdf

1、現(xiàn)有回收廢鉛膏工藝主要以火法回收為主，但在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生鉛塵和 SO2等污染。因此本課題研究出新型濕法回收廢鉛膏得到超細(xì)鉛粉，但超細(xì)鉛粉的各項(xiàng)理化性質(zhì)與傳統(tǒng)鉛粉存在差異。針對(duì)以上問(wèn)題，本論文將超細(xì)鉛粉作為正極活性物質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)PAM），重點(diǎn)對(duì)鉛酸電池制備中和膏及化成酸浸兩個(gè)關(guān)鍵工藝過(guò)程展開(kāi)研究，并與傳統(tǒng)鉛粉進(jìn)行對(duì)比研究。此外，嘗試將超細(xì)鉛粉應(yīng)用于鉛酸液流電池，著重探究電解液組分對(duì)單質(zhì)鉛的沉積溶解過(guò)程的影響，并使用雜質(zhì)含量不同的超細(xì)鉛粉制備電

2、解液，開(kāi)展不同電解液電化學(xué)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及電解液中雜質(zhì)的遷移規(guī)律。主要包含以下三個(gè)方面：
　　1、和膏加酸量對(duì)PAM相轉(zhuǎn)變、微觀形貌以及電池初始容量的影響
　　和膏加酸量對(duì)后續(xù)過(guò)程中鉛膏的各項(xiàng)性質(zhì)都有著很大的影響。隨著硫酸添加量的增加，生極板中3BS的相對(duì)含量逐漸增加，在加酸量為9％時(shí)達(dá)到最大；隨后3BS的含量逐漸減少。當(dāng)硫酸量為5%時(shí)，熟極板中PbO2相對(duì)含量最高，顆粒尺寸最大；隨著加酸量的增加，PbO2含量逐漸降低，P

3、bO2顆粒逐漸變小，加酸量為9%時(shí)顆粒最小，形成致密的結(jié)構(gòu)。在5-13%的加酸范圍內(nèi)，加酸量越低，初始容量越高。當(dāng)加酸量為5%時(shí)，電池容量最高為3.2 Ah。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：電池的初始容量與熟極板中PbO2的含量有關(guān)，受PbO2粒徑大小及微觀形貌影響較小。
　　2、化成酸浸條件對(duì)PAM相轉(zhuǎn)變、微觀形貌以及電池電化學(xué)性能的影響
　　在化成酸浸過(guò)程中，隨著硫酸酸密度和時(shí)間的增加，鉛膏中3BS和PbO向PbSO4轉(zhuǎn)化的程度越高。相比

4、傳統(tǒng)鉛粉，超細(xì)鉛粉制備的鉛膏會(huì)更易于轉(zhuǎn)化成PbSO4，酸浸酸密度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致熟極板中PbO2含量下降，而隨著酸浸時(shí)間的增加PbO2含量也呈下降趨勢(shì)。電池的初始容量也反應(yīng)了相同的規(guī)律，當(dāng)PbO2含量最多時(shí)初始容量最高。酸浸酸密度較高會(huì)嚴(yán)重降低電池的使用壽命，酸浸酸密度較低時(shí)酸浸時(shí)間的影響較為明顯，此時(shí)極板需要較長(zhǎng)的酸浸時(shí)間。目前的優(yōu)化化成酸浸條件下，當(dāng)酸浸酸密度為1.050 g/cm3，酸浸時(shí)間為4 h時(shí)，電池整體循環(huán)穩(wěn)定性較好，80次10

5、0%DOD循環(huán)后仍有75%的額定容量。
　　3、超細(xì)鉛粉制備鉛酸液流電池的電解質(zhì)濃度等工藝參數(shù)優(yōu)化
　　電解液組分的變化會(huì)影響電解液物理性質(zhì)和電化學(xué)性能，電解液中Pb2+和CH3SO3-濃度的增加都會(huì)使得電解液粘度增加。當(dāng)Pb2+達(dá)到0.5 mol/L時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到最大值，之后隨著Pb2+濃度的上升反而降低。Pb2+的濃度上升和CH3SO3-的下降會(huì)使Pb/Pb2+的平衡電位向正向移動(dòng)，交換電流密度也隨之變化。當(dāng)電解液為1.

6、5mol/L Pb(CH3SO3)2和0.5mol/L MSA時(shí)，電位差最小達(dá)到150mV，放電容量也達(dá)到最大值253 mAh/g，其庫(kù)倫效率達(dá)到98%。使用兩種不同雜質(zhì)含量的新型回收超細(xì)鉛粉制備電解液，并將兩者與化學(xué)純PbO試劑制備的電解液進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)鉛起始原料的不同并不會(huì)影響電解質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)，而且鉛粉中主要雜質(zhì)（Fe、Ba等）不會(huì)參與Pb沉積溶解過(guò)程。
　　本論文開(kāi)展的研究初步探明了和膏加酸量和酸浸條件對(duì)電池性能的影響規(guī)律，