掺杂的PbO_2电极性能的研究

本文试验和讨论了掺杂的PbO2对其电极性能的影响，并得出掺杂对PbO2还原性能和电催化性能有着明显的影响。     

掺杂PbO_2炭气凝胶复合材料的研制

以间苯二酚(R)、糠醛(F)为原料,六亚甲基四胺(H)为交联剂及催化剂,加入乙酸铅(L),经交联固化、老化、常压干燥和900℃氩气气氛下炭化,得到PbO2掺杂炭气凝胶(CA/PbO2)复合材料。利用透射电镜(TEM)、扫描电境(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积及孔径分析仪对CA/PbO2复合材料进行了结构表征。结果表明CA/PbO2复合材料为纳米球状网链结构,约3 nm的球型PbO2均匀分布在炭气凝胶网络中;PbO2提高了炭气凝胶的比表面积,减小了平均孔径,缩小了孔径分布范围。交流阻抗、循环伏安及恒流充放电实验表明CA/PbO2复合材料具有良好的电化学可逆性和充放电性能。当R与L的摩尔比为100∶1时,CA/PbO2复合材料在1.28 g/mL H2SO4溶液中、1 mV/s扫速下比电容达154.61 F/g。交流阻抗分析表明PbO2能够降低炭气凝胶内阻而减小阻抗。循环寿命测试表明CA/PbO2复合材料稳定性良好,循环1 000次比电容衰减小于5%,具有良好的循环充放电性能,在超级电池用炭材料应用方面有较好的应用前景。     

MnO2/PbO2复合电极的电化学电容行为

研究了向纳米MnO2中添加PbO2制成复合电极的电化学性能。恒流充放电测试表明,PbO2添加量为26.5%时,MnO2单电极的10mA放电比电容从203.6F/g提高到339.2F/g,50mA放电比电容从150F/g提高到267.8F/g。结合循环伏安实验,初步认为PbO2对MnO2的改性作用基于在MnO2充放电过程中,Pb元素进入MnO2晶格,PbO2与MnO2形成了复合物Pb(X)Mn(Y)(X=Ⅳ,Ⅱ;Y=Ⅳ,Ⅲ)。这些复合物可以共氧化和共还原,使MnO2/MnOOH的均相氧化还原过程进行得更为完全。     

铅酸蓄电池板栅合金的EIS研究

用交流阻抗(EIS)和交流伏安(ACV)法研究了纯铅、铅锡以及两种Pb Ca Sn Al合金在900mV(vs.Hg/Hg2SO4)极化不同时间后的行为。测试表明腐蚀膜是由外层的PbSO4和内部的PbO构成,PbO的导电性较差,是形成钝化层的主要原因,加Sn有助于降低PbO的厚度,有效防止钝化层的形成。原因可能是由于Sn的氧化产物导电性较好,夹杂到腐蚀膜中提高了腐蚀膜的导电性,并有利于导电性PbOx的生成,保证电池在深循环条件下的应用。但对于长时间的极化来说,钝化层的导电性还是逐渐降低,这可能是由于锡的氧化物又逐渐溶解于硫酸中所造成的。     

钴离子对硫酸中PbO2电极的影响

为研究钴离子对硫酸溶液中PbO2电极电化学行为的影响机理,用循环伏安法、充放电循环实验、X射线衍射技术和扫描电子显微镜技术研究了PbO2电极的电化学行为和微观结构.结果表明:硫酸钴的添加有利于提高PbO2电极的循环寿命与放电容量.尽管硫酸钴的添加同时会引起氧气的析出,但当硫酸钴的添加量不高于6 mmol/L时,这些不利的影响可以避免.钴离子影响PbO2电极电化学行为的机理可能是充电过程中钴(Ⅱ)被氧化为钴(Ⅲ)离子后,与PbSO4发生氧化反应,有利于β-PbO2的生成以改善正极活性物质中β-PbO2与α-PbO2的组成比例.     

PbO2/PbSO4平衡电位附近铅的氧化还原

用循环伏安法研究了铅在H2SO4溶液中PbO2/PbSO4平衡电位附近出现的一些不规则的氧化还原峰.这些氧化还原峰形和峰的个数受电解液浓度、扫描速度、扫描电位区间以及阳极极化时间的影响.氧化还原峰的变化是基体铅氧化和PbO2还原电流叠加的结果.     

化成初期电流对免维护电池正极板组分的影响

通过XRD、SEM,考察了免维护铅酸蓄电池制造过程中化成初期电流对正极板组分产生的影响.初期电流的大小会影响正极板不同部位PbO2总含量和 α-PbO2含量,特别是在中心位置α-PbO2含量相对较高,同时会导致微观上部分PbO2晶体形貌改变.随着电池化成初期电流的增大,ω(α-P b O2)/ω(β-P b O2)的比...     

锌含量对铅锌合金电化学行为影响的研究

采用循环伏安(CV)、线性电位扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)等方法研究了不同锌含量的铅锌合金电极在硫酸溶液中氧化膜的生成情况。由电位区间0.9~1.7 V循环伏安曲线、恒电位1.5 V,1 h后的线性电位扫描伏安曲线中PbO2还原峰电流和还原电量可知,PbO2膜生成量随锌含量增加而增长;恒电位0.9 V,1 h后的线性电位扫描伏安曲线中PbO PbO.PbSO4和PbSO4还原峰电流和还原电量显示,随锌含量增加,铅(Ⅱ)氧化膜生成量减小,电阻与电位的关系曲线表明,随锌含量增加,氧化膜电阻减小,电导增强。     

GGG单晶的助熔生长与成核温度的确定

本文研究了应用PbO—PbF_2系作为助熔剂生长Gd_3Ga_5O_12(简称GGG)单晶的组成范围。结果表明采用成分为14％Ga_2O_3,5.8％Ga_2O_3,39.4％PbO,40.8％PbF_2〔克分子百分比〕可以生长出无色透明的Gd_3Ga_5O_(12)单晶体,应用感生条纹工艺确定了GGG在上述成分中的成核温度为1170℃±10℃。     

和膏过程中影响铅膏性能的因素

讨论了和膏过程中影响铅膏性能的因素，并得出铅膏的性能与加入的PbO和H2SO4的比例、和膏温度、和膏时加入H2O和H2SO4量等多种因素有关，而这些因素直接影响着制成极板的电性能。     

PCL 蓄电池容量恢复的研究

研究了已发生早期容量损失ＰＣＬ的铅酸蓄电池容量恢复的可行性。首先对失效蓄电池进行了正极活性物质ＰｂＯ２含量的测定,放电过程中电池端电压、正极、负极相对镉电极电势的测定,结果表明,实验所用蓄电池其失效确属早期容量损失所致。经用长时间搁置、高温搁置和高倍率充电联合、高倍率充电低倍率放电至Ｖ终为零、高倍率充电低倍率放电四种方法进行容量恢复实验。结果表明：长时间搁置、高温搁置、低倍率全放净再高倍率充电,具有较好的恢复效果,能将蓄电池容量恢复到９０％～１００％,而高倍率充低倍率放时其恢复效果不明显或极其缓慢。     

葡萄糖抑制铅在硫酸中的电化学腐蚀机理的研究

研究了添加剂对铅在硫酸电解液中电化学腐蚀的影响,着重研究了由于电极腐蚀程度不同而产生的偏移氧化峰(AEP).采用循环伏安法、线性电势扫描联合电位阶跃法等电化学方法表征了葡萄糖和氟化钠对AEP的影响,同时采用扫描电子显微镜表征了添加剂对腐蚀电极的表面形貌变化.结果表明,葡萄糖明显提高了AEP,抑制了铅电极的腐蚀.同时,提...     

高温下Pb-Ca-Sn-Al-Re合金在硫酸溶液中的电化学性能研究

采用线性扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、金相实验等方法对比Pb-Ca-Sn-Al合金中添加稀土元素对合金高温条件下电化学性能的影响。实验结果表明,在合金元素中添加稀土在高温下能抑制氢气和氧气的析出,并能够促使合金表面生成更多的PbO和PbO_2氧化膜,这有利于铅酸蓄电池免维护性能的提高以及提升板栅的充放电性能。     

极化时间与电位对铅锡合金钝化层性能的影响

锡能改变钝化层的电子导电性 ,通过在不同电位和各种极化时间下电化学阻抗的测量来研究电子导电性与钝化层形成条件的关系。在 70 0mV的极化区域内 ,钝化层的电阻随极化时间的增加而增加 ,但加入合金锡以后 ,极化电阻减小 ,这主要是由于锡的加入促进了半导体的PbO与锡氧化物的形成。当电位进入到 15 0 0mV时 ,形成了PbOx,由于PbOx 的导电性好于PbO ,所以钝化层的阻抗较小 ,但随着极化时间的增加 ,阻抗还是逐渐增加 ,这主要是PbOx 在 70 0mV处又还原成PbO。     

铅蓄电池正极活性物质利用率

通过实验电池和产品电池（６Ｖ－６０Ａｈ）放电容量测定,筛选出数种有效添加剂,得到了几个较好的配方,提高了铅蓄电池正极活性物质利用率。通过循环伏安法（ＣＶＡ）、Ｘ射线衍射分析、扫描电镜（ＳＥＭ）、孔率以及电导的测定,探讨了不同添加剂对ＰｂＯ２电极组成、结构和性能的影响。     

燃烧中吸附剂捕集铅的实验研究

使用一维炉实验台对氧化铝、氢氧化钙和高岭土三种吸附剂对铅的捕集进行了实验研究。铅以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到液化石油气燃烧区,吸附剂由压缩空气携带从1473K喷入炉内。按照美国EPA标准方法使用Andersen撞击器对颗粒物进行等动量采样,采用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-AES）测量样品中铅的含量。研究结果表明：亚微米范围的铅未被吸附剂所捕集,仍以PbO或PbCl2颗粒存在,微米范围的铅是被吸附剂捕集形成。高岭土对铅的捕集明显好于氧化铝和氢氧化钙,这是由于高岭土产生的活性位Al2O3•2Si2O与PbO蒸气分子间有较强的化学吸附反应。高岭土给料量为10g/h时大部分铅分布在亚微米范围,给料量为20g/h时铅呈双峰分布,给料量为60g/h时大部分铅被捕集转移到微米范围。氯元素对高岭土捕集铅有很强的抑制作用,这种抑制很可能是因为活性位Al2O3•2Si2O与PbCl2的反应性要大大低于Al2O3•2Si2O与PbO的反应性。     

铅酸电池中的导电无机材料——性质与制备

介绍了与铅蓄电池有关的几种惰性导电无机材料（Ｃ、ＳｎＯ２、钙钛矿型化合物如ＢａＰｂＯ３、非化学计量比金属氧化物如Ｔｉ４Ｏ７等）的制备以及它们的导电性和耐腐蚀性。碳类材料中以碳纤维的抗氧化性较好。ＢａＰｂＯ３的导电性和耐腐性良好并且其合成方法也较为简单,可以用于正负极的适量添加。ＳｎＯ２在正极条件下显示良好的性能,特别适合于导电耐腐膜的制备。Ｔｉ４Ｏ７作为正极添加剂其各项性能优良,但制备方法却相对复杂。     

4BS结构的生极板化成后的产物分析

采用高温固化和添加4BS晶种的方法,可以使正生极板中形成较多含量4BS的结构,合适的4BS结构对蓄电池的寿命有较好的影响。正生极板要通过化成才能生成有储存电能功能的极板,通过对和膏加入添加剂和采用不同温度固化得到的极板,进行化成前后的结构分析和成分分析,结果认为生成较多含量4BS结构的极板,在化成后形成了小颗粒簇成大颗粒的结构,可能是蓄电池增加寿命的因素。生极板中的4BS含量与化成后α-PbO2没有关系。4BS在化成后的转化没有遗传性,但有继承性。     

利用废铅膏制取超细PbO粉体工艺

在系统总结废铅酸蓄电池铅膏回收技术的基础上,本文提出了废铅膏—脱硫脱氧-碱性多羟基体系浸出-净化-电解沉积-转化—细碎工艺生产超细PbO粉体的工艺技术。该工艺与传统火法冶炼流程工艺相比,具有以下优点:①彻底消除了高温熔炼排放SO2、铅尘、铅渣等污染;②过程清洁,大大降低了能耗;③直接制备超细PbO粉体,可以直接作为生产蓄电池的铅粉,为废铅膏的循环利用提供了一种新思路。     

电沉积PbO_2电极的析氧行为

本文探讨了PbO_2电极的电沉积制备条件以及电极的析氧行为和稳定性。实验结果表明:FcCL_3R的存在可以显著提高电沉积PbO_2电极的析氧性能,提高电极在强氧化性条件下的稳定性。从电沉积层的组成、Fe_2O_3、Pb_2和TiO_2的晶体结构以及不同条件下PbO_2电极的析氧催化行为角度对上述结果进行了理论探讨。