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铅酸电池用铝基轻型板栅的制备及性能研究

郝科涛  
【摘要】:在可循环利用的二次电源中,铅酸电池具有价格便宜、技术成熟和性能稳定等优点,因此得到了广泛的运用。当前电动汽车、电动摩托车和电动自行车得到大力发展。作为动力电池,铅酸电池存在质量重、比能量低、循环寿命短等问题,受到了其它类型电池的强力挑战。 本文针对铅酸电池比能量低、质量重的技术问题,利用金属铝具有重量轻、强度大、导电性好及价格便宜等优点,以获得铅酸电池用铝基轻型板栅为目标,研究Al表面熔盐化学法直接镀Pb工艺及工艺参数对Al/Pb复合材料性能的影响,并将所得铝基轻型板栅应用在铅酸电池负极中,考察电池的性能。得到的主要结论如下: (1)成功开发了“熔盐化学镀+金属浴”工艺,可在铝表面直接镀制致密平整、成分和厚度可调的Pb合金镀层。镀层性能测试结果表明,采用该工艺制备的Al/Pb复合材料Pb镀层与基体的结合强度2.453MPa,在5MH2SO4中的腐蚀电流和腐蚀电位与同成分的Pb合金相当,并能够耐受在铅酸电池负极电位区间内的反复循环,能够满足铅酸电池对负极板栅的基本要求。 (2)采用优化的“熔盐化学镀+金属浴”工艺制备了铅酸电池负极用铝基轻型板栅,组装了富液式铅酸电池,按国标GB/T19639.1-20055.18.2测试了铝基轻型板栅电池的性能。结果表明:在倍率放电性能和活性物质利用率与传统铅酸电池相当,循环寿命满足国标要求的情况下,铝基轻型负极板栅可以提高铅酸电池的比能量15.9%,通过降低极板的物理电阻和电化学反应阻抗,使铅酸电池的内阻由0.9Ω减小到0.3Ω左右。 综上所述,采用“熔盐化学镀+金属浴”工艺制备的铝基轻型板栅可以用于铅酸电池的负极,并可提高铅酸电池的比能量,减小电池质量和内阻。


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