在由佛山市禅城区人民政府指导、上海有色网(SMM)与上海期货交易所共同主办的2022SMM有色金属产业年会暨2022SMM黑色产业年会暨大宗商品贸易高峰会上,超威集团研究院院长刘孝伟现场介绍了电解铅和再生铅在铅酸电池应用的优劣势。他分别从正板合金应用的优劣比较、铅粉用再生铅的优劣比较以及再生铅与电解铅在铅酸蓄电池应用的优劣势等三个方面做出分享。
一、正板合金应用的优劣比较
为验证电解铅和再生铅在正板合金中使用情况,主要对Bi元素进行测试,其在正板合金中起的作用。
分别通过机械性能测试、电化学性能及耐腐蚀测试以及电池循环测试三个方面进行验证。
具体实验组对比如下:
从对上市合金进行机械性能的优劣对比来看,2#合金虽然变形速率与1#合金相仿,但是其在700多秒时便发生了断裂,说明添加再生铅后,合金容易变脆;4#、6#、3#、9#合金有差不多的变形速率,表明其抗蠕变和变形能力相似;但再生铅添加比列越高,合金越脆,越容易断裂。
总体来看,再生铅因杂质含量高,易出现板栅合金在机械性能上的缺陷。
耐腐蚀性能:
通过极化曲线测试,Bi含量范围都在0.003 wt.%附近时,会增加合金在2.1 V(浮充电压)时的腐蚀速率,其过钝化电位Etr最大这说明其钝化电位区间最短,这使得在工作过程中很容易到达过钝化电位从而发生腐蚀,阳极受钝化膜保护最差,容易发生腐蚀;
再生铅添加的正板合金在2.5 V电位下的电流密度iOER整体偏大,这由于Bi的加入造成析氧速率的提高,而Bi含量最少的5#合金iOER也最小,进一步说明Bi的加入增加了阳极析氧量。
从实验数据可以得出结论,当电位在1.458 V时,合金处于稳定的钝化区间,此时膜的主要成分为PbO/PbSO4结构,其电阻均很高。相同成分体下,再生铅添加比例提高后,其膜的疏松程度跟Bi元素含量相关,再生铅的添加,导致膜的体系变得疏松,极易造成基体腐蚀。
而其Rfilm的值随着Bi含量的增加基本呈上升趋势,由于铅合金中Bi会加强合金界面上的PbSO4的形核,导致膜中PbSO4的比重增加,膜厚度增加,α-PbO2的比重降低,但是与活性物结合增强。
电极此时主要发生析氧反应,Rct越低,电子转移的阻力就越小,则析氧反应越容易发生,抑制析氧效果最差,这与极化曲线所得结论一致,可能是Bi元素添加的原因进一步说明Bi的加入增加了阳极析氧量。
电池性能:
电池的寿命验证中,正板合金的机械性能、耐腐蚀性能及失水高低共同决定的,使用电解铅的正板合金在寿命上具有较好的循环性能,并且失水较少。
使用性能:
使用再生铅配制的板栅合金达到电解铅的粘度,需要提高50℃左右。
二、铅粉用再生铅的优劣比较
球磨用铅目前几乎都是使用再生铅,再生铅以Bi元素作为评价标准进行验证。
(1)再生铅用于铅粉,其影响电池使用性能的因素,主要是其杂质含量的高低;
(2)再生铅中铅渣率较高代表其杂质较高;
(3)再生铅中Bi含量的高低并不能代表铅中杂质的高低;
(4)再生铅中杂质较高,会使电池失水较高;
(5)再生铅中杂质较高也会影响铅的流动性,进一步的限制了在铸板中使用;
三、再生铅与电解铅在铅酸蓄电池应用的优劣势
以下是再生铅和电解铅在铅酸蓄电池应用中的优劣势对比情况,具体如下,从其中对比可以看出,精准除杂是再生铅最好的出路!
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