電源技術(shù)bookmark0研究與設(shè)計(jì)bookmark1鉛酸蓄電池負(fù)極添加劑羅一帆、許旋2，陳子超3（1.中山醫(yī)科大學(xué)化學(xué)系，廣東廣州5100892華南師范大學(xué)化學(xué)系，廣東廣州5106303.佛山教育學(xué)院化學(xué)系，廣東佛山51000⑴氟乙烯（PTFE）乳液，與普通負(fù)極添加劑作比較，探討能改善鉛蓄電池負(fù)極的添加劑。對(duì)6種含有不同添加劑和組成的蓄電池負(fù)極，就電池充電接受能力、恒流放電特性、電極循環(huán)壽命、RH的含量及RH與PTFE聯(lián)用等方面進(jìn)行了試驗(yàn)。

結(jié)果表明，與普通添加劑比較，加有RH的電池，其電池充電接受能力和恒流放電特性有所提高，但其電極循環(huán)壽命卻較短，當(dāng)與PTFE聯(lián)用時(shí)，能改善RH易脫落的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)電極循環(huán)壽命；說(shuō)明曾用作正極添加劑的RH作為負(fù)極添加劑使用時(shí)，負(fù)極的充電接受能力和放電性能得到改善，與PTFE聯(lián)用，其壽命得以延長(zhǎng)。

鉛酸蓄電池因其性能穩(wěn)定、價(jià)廉、用途廣泛而得到市場(chǎng)的廣泛接受，需求量日益增多。對(duì)鉛酸蓄電池的研究改進(jìn)也有不少報(bào)道，尤其是電極添加劑的研究，不少已應(yīng)用到生產(chǎn)中。目前，用于負(fù)極的添加劑有腐殖酸、木素磺酸、活性炭、茜素紅、聚四氟乙烯、PTFE、碳黑等物質(zhì)，這些物質(zhì)不同程度地提高或改善蓄電池的性能。以前，我們?cè)铣?11了膨脹添加劑FA（有機(jī)高分子化合物）并與PTFE乳液聯(lián)合添加到鉛酸電池負(fù)極中，雖然取得一定的效果，但仍然不理想。在正極的研究中，我們研究了正極放電過(guò)程的控制因素123以及添加PTFE乳液141的作用，認(rèn)為正極的放電過(guò)程是由電極活性物質(zhì)孔隙內(nèi)氫離子的擴(kuò)散所控制，而PTFE形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)活性物質(zhì)具有凝聚作用。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了能改善活性物質(zhì)孔隙內(nèi)氫離子擴(kuò)散條件的添加劑RH（離子交換型有機(jī)物）并收到良好的效果|51.在負(fù)極添加劑的研究過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，負(fù)極的放電也與活性物質(zhì)孔隙電子的傳遞有關(guān)，因此，本文在負(fù)極活性物質(zhì)中，添加RH添加劑，并與其它的添加劑進(jìn)行比較。經(jīng)試驗(yàn)，RH添加劑不但可以改善正極的放電性能，也可以作為負(fù)極添加劑。

次放電平均容量計(jì)算，6種電極的放電容量Ah活性物質(zhì)利用率Activeavailability/%孔率電源技術(shù)bookmark8研究與設(shè)計(jì)bookmark9在電極2和電極5的活性物質(zhì)中，只加有一般添加劑和RH，雖然其充電接受能力和放電容量均較大，但循環(huán)壽命卻較短，電極4和電極6除加有一般添加劑或RH外，還分別加有PTFE電極的循環(huán)壽命則大大延長(zhǎng)了。因此，RH和PTFE合用，不僅可提高電極的放電容量、充電接受能力，還可以延長(zhǎng)電極的循環(huán)壽命。

2.5負(fù)極中PTFE與RH的作用與正極放電過(guò)程不同的是，負(fù)極的放電與負(fù)極活性物質(zhì)孔隙內(nèi)電子的傳遞有關(guān)，改善電子傳遞有利于提高電極的放電性能、放電容量，增加活性物質(zhì)的孔隙，有利于電解液向電極內(nèi)層擴(kuò)散，而電解質(zhì)中的離子起了電子傳遞的作用，因而活性物質(zhì)的利用率得以提高。從表3結(jié)果可知，加有一般添加劑的電極2其孔率比電極1大，電極放電容量也增加。添加劑RH不但具有增加活性物質(zhì)孔率的作用而且還能改善氫離子的擴(kuò)散條件|51，由于氫離子的擴(kuò)散改善，因此有利于孔隙內(nèi)電解質(zhì)傳遞電子的作用，從而使電極放電性能得到改善。

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-40℃最大放電倍率：1C
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電極在充放電過(guò)程中，由于活性物質(zhì)膨脹和收縮現(xiàn)象，加入添加劑RH，會(huì)使活性物質(zhì)易于脫落，壽命縮短（如表3的電極5）然而加入PTFE乳液后，電極的循環(huán)壽命延長(zhǎng)了近50%（表3的電極6和電極5）這是因?yàn)镻TFE對(duì)活性物質(zhì)具有凝聚、交聯(lián)作用|41，能使Pb粒子在電極化成過(guò)程中按照PTFE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)吸附在上面，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，可增加Pb粒子的連接性，促進(jìn)活性粒子的相互結(jié)合，有效地防止活性物質(zhì)在充放電過(guò)程中的過(guò)膨脹以致脫落，也防止電極有效面積的收縮，所以電極的循環(huán)壽命得以延長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：加有PTFE的電極，電極相對(duì)穩(wěn)定，外觀良好，無(wú)脫落，然而，由于PTFE乳液的絕緣性，它的加入或多或少地影響了電極活性物質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電性，從而影響電極在充放電過(guò)程中電子的傳遞，因此，電極6比電極5充電接受能力和放電容量均較差（見(jiàn)表2和表3）綜上所述，結(jié)合添加劑RH和PTFE的優(yōu)缺點(diǎn)，在負(fù)極中采用4%的RH和3%PTFE聯(lián)用，較有利于改善負(fù)極的電極性能。這樣不會(huì)因?yàn)樘嗟腞H使電極過(guò)膨脹而脫落，也不會(huì)因?yàn)樘嗟腞TFE而影響電子傳遞，使電極充電接受能力和放電容量大大下降。

3結(jié)束語(yǔ)利用RH能改善負(fù)極內(nèi)活性物質(zhì)電子傳遞的優(yōu)點(diǎn)，和具有凝聚、交聯(lián)作用的PTFE聯(lián)用，不但能改善負(fù)極的充電接受能力和放電容量，而且能較好地防止在充放電過(guò)程中活性物質(zhì)的損壞脫落，使電極循環(huán)壽命得以延長(zhǎng)，因此RH是一種較有前途的添加劑。