在SMM主办的2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛——铅酸蓄电池技术论坛上,超威集团工程师、博士吴永新分享了铋元素对铅酸蓄电池性能的相关影响。
铋元素对铅酸蓄电池性能的影响
极化曲线
从曲线走势可以看出,Bi含量的上升合金的析氧电流密度上升,析氧速率会上升;Bi含量的上升合金的钝化保护电位下降,耐腐蚀能力下降。
电化学阻抗测试-1.458V
通过极化电压1.458 V、1.958 V、以及2.258 V时的电化学阻抗实验可以对比得出,Bi元素能提高阳极膜的阻抗。
阳极膜主要成分为PbO2,此时铅合金阳极表面阻抗整体很低;当Bi的添加含量为0.002 wt.%左右时膜阻抗最高。
在极化电压2.458V时的电化学阻抗试验结果如下:
阳极膜的表面主要发生剧烈的OER反应;阳极膜主要成分为PbO2,阳极膜阻抗进一步降低;Bi元素的加入会降低合金的析氧阻抗,导致析氧加快。
机械性能及板栅耐腐蚀测试
通过相关试验可以得出结论,电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅的机械性能下降;电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅的耐腐蚀性能下降。
电池循环性能测试
在实验室测试中,低铋0.0008%标准的正板合金各种循环寿命要好于高铋合金。
电池循环失水性能测试
高铋合金在实验室循环测试中,铋含量提高后,增加了电池的失水率。
通过电池解剖实验可以得出,电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅变形量增加;电解铅中铋含量升高使冲网合金板栅的耐腐蚀性能下降。
铅粉用铅中铋元素含量对电池性能的影响
成分分析及铋对失水性能的影响
1.再生铅做为铅粉时,失水率增加的主要因素是其他杂质元素带来的影响;
2.铋元素含量的升高,对失水率的影响较小。
铋元素含量对电池循环性能的影响
通过铋元素含量对电池循环性能影响的对比中发现,铅粉中铋元素含量的使用验证已进行了大批量的市场验证,铋元素对电池性能的影响较其他杂质的影响要小。
铋元素含量对板栅生产过程中的影响
板栅外观缺陷
再生铅中铋含量较高,通过搀兑的方式降低铋及其他杂质的含量,可改善板栅浇铸/连铸等工艺下的缺陷。
再生铅中铋含量较高,通过搀兑的方式降低铋及其他杂质的含量,可改善板栅的机械性能,降低生产报废率;
通过对1#、2#以及3#板栅断口形貌可以发现:
1、铅中杂质元素高导致夹杂、部分脆性第二相、针状组织的形成,可以考虑采用电解铅配入提高铅液纯度。
2、针状组织的出现,说明形成了与基体不共格的第二相,在断口组织中,发现有部分导电性较差的组织,是铅的氧化物及其他碳夹杂物,可以考虑进一步增强熔体除杂。
3、连续大气孔。连续气孔的形成是铅液流动性较差而导致的连续气孔。