铅酸蓄电池负极添加剂

电源技术bookmark0研究与设计bookmark1铅酸蓄电池负极添加剂罗一帆、许旋2，陈子超3（1.中山医科大学化学系，广东广州5100892华南师范大学化学系，广东广州5106303.佛山教育学院化学系，广东佛山51000⑴氟乙烯（PTFE）乳液，与普通负极添加剂作比较，探讨能改善铅蓄电池负极的添加剂。对6种含有不同添加剂和组成的蓄电池负极，就电池充电接受能力、恒流放电特性、电极循环寿命、RH的含量及RH与PTFE联用等方面进行了试验。

结果表明，与普通添加剂比较，加有RH的电池，其电池充电接受能力和恒流放电特性有所提高，但其电极循环寿命却较短，当与PTFE联用时，能改善RH易脱落的缺点，延长电极循环寿命；说明曾用作正极添加剂的RH作为负极添加剂使用时，负极的充电接受能力和放电性能得到改善，与PTFE联用，其寿命得以延长。

铅酸蓄电池因其性能稳定、价廉、用途广泛而得到市场的广泛接受，需求量日益增多。对铅酸蓄电池的研究改进也有不少报道，尤其是电极添加剂的研究，不少已应用到生产中。目前，用于负极的添加剂有腐殖酸、木素磺酸、活性炭、茜素红、聚四氟乙烯、PTFE、碳黑等物质，这些物质不同程度地提高或改善蓄电池的性能。以前，我们曾合成111了膨胀添加剂FA（有机高分子化合物）并与PTFE乳液联合添加到铅酸电池负极中，虽然取得一定的效果，但仍然不理想。在正极的研究中，我们研究了正极放电过程的控制因素123以及添加PTFE乳液141的作用，认为正极的放电过程是由电极活性物质孔隙内氢离子的扩散所控制，而PTFE形成的网状结构对活性物质具有凝聚作用。为此，我们设计了能改善活性物质孔隙内氢离子扩散条件的添加剂RH（离子交换型有机物）并收到良好的效果|51.在负极添加剂的研究过程中，我们发现，负极的放电也与活性物质孔隙电子的传递有关，因此，本文在负极活性物质中，添加RH添加剂，并与其它的添加剂进行比较。经试验，RH添加剂不但可以改善正极的放电性能，也可以作为负极添加剂。

次放电平均容量计算，6种电极的放电容量Ah活性物质利用率Activeavailability/%孔率电源技术bookmark8研究与设计bookmark9在电极2和电极5的活性物质中，只加有一般添加剂和RH，虽然其充电接受能力和放电容量均较大，但循环寿命却较短，电极4和电极6除加有一般添加剂或RH外，还分别加有PTFE电极的循环寿命则大大延长了。因此，RH和PTFE合用，不仅可提高电极的放电容量、充电接受能力，还可以延长电极的循环寿命。

2.5负极中PTFE与RH的作用与正极放电过程不同的是，负极的放电与负极活性物质孔隙内电子的传递有关，改善电子传递有利于提高电极的放电性能、放电容量，增加活性物质的孔隙，有利于电解液向电极内层扩散，而电解质中的离子起了电子传递的作用，因而活性物质的利用率得以提高。从表3结果可知，加有一般添加剂的电极2其孔率比电极1大，电极放电容量也增加。添加剂RH不但具有增加活性物质孔率的作用而且还能改善氢离子的扩散条件|51，由于氢离子的扩散改善，因此有利于孔隙内电解质传递电子的作用，从而使电极放电性能得到改善。

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电极在充放电过程中，由于活性物质膨胀和收缩现象，加入添加剂RH，会使活性物质易于脱落，寿命缩短（如表3的电极5）然而加入PTFE乳液后，电极的循环寿命延长了近50%（表3的电极6和电极5）这是因为PTFE对活性物质具有凝聚、交联作用|41，能使Pb粒子在电极化成过程中按照PTFE的网络结构吸附在上面，这种网络结构的形成，可增加Pb粒子的连接性，促进活性粒子的相互结合，有效地防止活性物质在充放电过程中的过膨胀以致脱落，也防止电极有效面积的收缩，所以电极的循环寿命得以延长。实验现象表明：加有PTFE的电极，电极相对稳定，外观良好，无脱落，然而，由于PTFE乳液的绝缘性，它的加入或多或少地影响了电极活性物质内的导电性，从而影响电极在充放电过程中电子的传递，因此，电极6比电极5充电接受能力和放电容量均较差（见表2和表3）综上所述，结合添加剂RH和PTFE的优缺点，在负极中采用4%的RH和3%PTFE联用，较有利于改善负极的电极性能。这样不会因为太多的RH使电极过膨胀而脱落，也不会因为太多的RTFE而影响电子传递，使电极充电接受能力和放电容量大大下降。

3结束语利用RH能改善负极内活性物质电子传递的优点，和具有凝聚、交联作用的PTFE联用，不但能改善负极的充电接受能力和放电容量，而且能较好地防止在充放电过程中活性物质的损坏脱落，使电极循环寿命得以延长，因此RH是一种较有前途的添加剂。