所属专题

2019年第十四届上海铅锌峰会

汇聚铅锌行业热门话题、产业政策、基本面及趋势、前沿技术,期货新工具实现全方位企业风控,宏观视野观瞻全球宏观经济动态,明晰铅锌产业未来发展新思路!

2019年第十四届上海铅锌峰会

【干货】钙铝合金在蓄电池中如何应用 这是一篇最全的解读

来源:SMM
》行业动态  》期价研判  》宏观要闻  》终端行业 

我国铅酸蓄电池产业已有百余年历史,由于材料廉价、工艺简单、技术成熟、自放电低、免维护要求等特性,在未来几十年里,依然会在市场中占主导地位。在众多应用领域中铅酸蓄电池的技术进步对提高国家竞争力作出了实实在在的贡献。钙合金氢电位高、抗腐蚀性强,用于制作铅酸蓄电池板栅,能进步负极对电池内部氧气的复合效率,增加正极在深放电循环使用效率。在由SMM主办的2019(第十四届)上海铅锌峰会上,包头市中盛金属材料有限责任公司研发中心主任高云鹏为在座的来宾讲述了钙铝合金在蓄电池中的应用。

钙铝合金的起源与发展

起源

在我国,钙以金属的形态出现,要追溯到1958年前苏联援助我国的重点项目之一,包头市某军工企业。其中就包括液态阴极法(电解)金 属 钙生产线。1961年小规模试生产出了合格金 属 钙。

发展

八十年代末到九十年代初,随着国家对军工企业的战略调整,“军转民”口号的提出,金 属 钙开始进入民用市场领域。2003年随着市场对金 属 钙需求的不断增加,包头市已成为全国最大金 属 钙生产基地,拥有四条电解钙生产线,年产5000吨金 属 钙及制品生产能力。

钙铝合金的出现

由于金 属 钙的熔点(851℃)高,是向熔融铅液中加入金 属 钙这一过程钙的烧损高达10%左右,造成成本升高,成份控制难度大,耗时长能源消耗增加等缺点。所以必须通过与金属铝和金 属 钙形成合金才能逐层缓慢熔化,钙铝合金的出现,正是针对铅钙铝合金制备过程中存在的这种缺陷加以解决的。

钙铝合金的制作是在真空状态下,利用高温按一定金 属 钙和金属铝配比标准进行熔化和融合的过程。

钙铝合金分类

钙铝合金一般为含钙70-75%,含铝25-30%,含钙80-85%和含铝15-20%和含铝70-75%含钙25-30%,也可以按用户需要加工。

钙铝合金具有金属光泽,性质活泼,细粉在空气中容易燃烧,主要应用于金属冶炼中作中间合金,精炼和还原剂。

产品以自然块形式供货,也可按用户需要加工成不同粒度的产品。

钙铝合金的品质要求

作为中间合金,对钙铝合金的质量要求极其严格。

⑴金 属 钙的含量在一个很小的范围波动;

⑵合金不得有偏析现象;

⑶有害杂质必须控制在合理区间;

⑷合金表面不能有氧化现象;

同时要求钙铝合金的制作、包装、运输和储存过程必须严格规范。并且我们供给的钙铝合金使用厂家必须有正规的资质。

钙铝合金生产、运输、储存注意事项

钙铝合金的化学性质十分活泼。易氧化,遇火、遇水和严重撞击,极易发生燃烧。

1. 包装

钙铝合金按一定规格破碎后,装入塑料袋中,称重、充入氩气、热合密封,再装入铁桶(国际标准桶)。铁桶具有良好的防水、隔绝空气和防撞击功能。包装规格:10Kg/袋 、10Kg×15袋/铁桶。

2. 装卸

装卸过程应使用叉车或天车(电葫芦)装卸,绝不允许将铁桶放倒滚动和抛扔,以防止包装袋破损而失去保护作用,更为严重状态可能引发桶内钙铝合金燃烧。

3. 运输

运输过程中,重点做好防火、防水和防撞击工作。

4. 储存

钙铝合金在不开启桶的前提下,保质期为3个月。钙铝合金不得露天存放,应在干燥、不漏雨的仓库内储存。开启包装袋后应尽可能用完,一次用不完的合金,要排出包装袋内空气用绳子紧密扎口,放回到铁桶内,上好桶盖的密封胶圈后,将铁桶重新密封,防止合金氧化。

5. 严禁在装有钙铝合金的铁桶内或包装袋内破碎钙铝合金,避免发生火灾。钙铝合金的破碎应在铝板上进行。

6. 钙铝合金一旦发生燃烧,绝不能用水灭火。应先把没有燃烧的钙铝合金进行快速隔离,再使用干沙或干土覆盖到燃烧的合金上。

钙的产消分布情况

钙铝合金在钢铁行业中的应用

随着对铸钢质量要求的日益提高,一些高档次铸件,只用铝进行脱氧已不能满足要求,因此用铝、钙复合脱氧收到广泛重视。

终脱氧时,将铝、钙配合使用,不仅可进一步降低钢中氧含量,且还可以改善非金属杂质物。

由于钙密度仅是钢的1/5,沸点为1492℃,低于钢液温度,且其活性很强,用于炼钢时很难准确加以控制。这一制约因素,限制了钙在铸钢方面的推广应用。

近20多年来,对钙在钢中作用的认识不断深化,应用工艺方法也逐步成熟,现在,已经得到广泛应用。

钙铝合金在蓄电池中的应用

铅酸电池已有近一百六十年的历史了。它的质量比能量、体积比能量不能和Ni-Cd、Ni-MH、Li离子和Li聚合物电池相比。但由于具有价格便宜,大电流放电性能好,无记忆效应,可以做成单体大容量电池 (4500Ah) 等优异性能。因此在汽车,电信,电力,UPS,铁路,军事等领域仍获得广泛的应用,其销售额仍居化学电源产品的前列。

铅钙合金如何广泛应用于电池工业

1、为了降低电池水分解以及减少电池维护工作,1935年Hanring和Thomas[50]发明了铅-钙合金,该合金用于生产通信中心所用固定型电池的铸造机栅。

2、免维护蓄电池普遍使用的板栅材料是Pb-Ca合金。根据含量分为高钙、中钙和低钙合金。

3、铅钙合金为沉淀硬化型成,即在铅基质中形成 Pb3Ca,  金属间化合物沉淀在铅基中成为硬化网络。

板栅是铅酸电池中最重要的非活性物质 ,自从铅酸电池发明以来 ,Pb - Sb 合金一直是板栅最主要的选用材料. 随着免维护铅酸电池的出现 ,Pb - Sb合金已不能满足电池免维护的性能要求 ,逐渐被其他合金所替代。

研究发现 ,Pb - Ca 合金具有优异的免维护性能 ,但其晶间腐蚀现象严重 ,钙含量不易控制 ,尤其是电池板栅表面形成的高阻抗钝化膜严重地阻碍着电池充放电过程的进行 ,使得电池的早期容量损失(PCL) 现象加剧 ,从而大大地缩短电池的使用寿命 ,其中以正极板栅的影响为最.加入少量铝有保护钙的效果。经研究发现锡能改善钝化膜的性能 ,提高电池的深循环性能。

铅酸电池板栅

板栅是铅酸蓄电池的基本组成结构之一,它占蓄电池总质量的20%~30%。

板栅合金对正极板性能的影响

板栅合金对负极板性能的影响

1、负极板栅的合金添加剂,可能会降低析氢过电位。

2、合金添加剂也会影响到负极活性物质的软化脱落。

板栅合金 三类添加元素:


扫描二维码,申请加入SMM金属交流群,请注明公司+姓名+主营业务


 

微信二维码今日有色
微信二维码

微信扫一扫关注

下载app掌上有色
掌上有色

掌上有色下载

返回顶部返回顶部