硫酸亚锡添加量对铅酸蓄电池正极铅膏性能影响研究

张桂兵

(云南锡业锡化工材料有限责任公司，云南 个旧 661000)

铅酸蓄电池用途广泛[1]。在电池正极活性物质中加入适当的添加剂，可以改善正极活性物质的电导、孔率、活性、PbO2颗粒间的结合力，抑制板栅的腐蚀，提高活性物质的利用率或延长其寿命[2]。硫酸亚锡是铅酸蓄电池正极材料的重要添加剂之一，添加后能改善电池初期性能和寿命。本文通过试验研究硫酸亚锡量添加对正极铅膏物化性能影响情况[3]。

1 实验部分

1.1 主要实验仪器

主要实验仪器见下表1。

表1 主要实验仪器

1.2 实验过程

以铅粉为主要原料，添加一定比例的硫酸亚锡、石墨、纤维、水、稀硫酸，常温条件下在铅膏混和机上和膏 50 min 左右。板栅涂板，送入恒温恒湿箱中固化干燥，固化温度 65 ℃，湿度100%，固化时间 48 h，干燥时间 24 h[4]。固化干燥后一部分极板取中间部位生铅膏进行物化性能测试，另一部分极板分板，配合负极极板，组装模拟电池，加入电解液并进行电池化成。化成后取出正极极板，加入一定量蒸馏水浸泡数天，泡除多余硫酸，自然风干，取极板中间部位铅膏进行物化性能测试[5]。

2 结果与讨论

2.1 硫酸亚锡添加量对正极生/熟铅膏组成成分影响

分别取固化干燥后和化成干燥后的极板中间部位铅膏于X射线衍射仪上测试，测试结果见图1、图2。

图1 添加硫酸亚锡正极生铅膏组成成分

图2 添加硫酸亚锡正极熟铅膏组成成分

由图1可以看出，硫酸亚锡添加后正极生铅膏主要以αPbO和3BS(三碱式硫酸铅)为主，无4BS(四碱式硫酸铅)；不同硫酸亚锡添加量对αPbO和3BS比例无明显影响。

由图2可以看出，化成后的极板熟铅膏主要以βPbO2(80%左右)和αPbO2(20%左右)为主，硫酸亚锡的添加能适当提高αPbO2比例，且比例随着添加量的增加而增加(0.5%异常，考虑未完全化成)。

2.2 硫酸亚锡添加量对正极生/熟铅膏比表面积影响

分别取固化干燥后和化成干燥后的极板中间部位铅膏于比表面积测试仪上测试，测试结果见图3、图4。

图3 添加硫酸亚锡正极生铅膏比表面积

图4 添加硫酸亚锡正极熟铅膏比表面积

由图3和图4可以看出，添加硫酸亚锡能提高正极生/熟铅膏比表面积，添加0.05%对比表面积无明显影响，添加超过0.1%时，铅膏比表面积随着添加量的增加而增加，硫酸亚锡添加至0.8%能分别提高正极生/熟铅膏比表面积25.82%和14.74%。

2.3 硫酸亚锡添加量对正极生/熟铅膏微观形貌影响

分别取固化干燥后和化成干燥后的极板中间部位铅膏于扫描电镜上测试，测试结果见图5、图6、图7、图8。

图5 空白生铅膏微观形貌

图6 添加硫酸亚锡生铅膏微观形貌

图7 空白熟铅膏微观形貌

图8 添加硫酸亚锡熟铅膏微观形貌

测试结果表明，添加硫酸亚锡后，正极生铅膏晶粒细小均匀，无大尺寸晶粒，不同添加量的硫酸亚锡对正极生铅膏晶粒尺寸影响不大；化成后的正极熟铅膏晶粒尺寸较大，无絮状晶粒；不同添加量的硫酸亚锡对正极生铅膏晶粒尺寸影响不大。

3 结论

1)添加硫酸亚锡后正极生铅膏主要以αPbO和3BS(三碱式硫酸铅)为主，无4BS(四碱式硫酸铅)，熟铅膏主要以βPbO2(80%左右)和αPbO2(20%左右)为主。

2)添加硫酸亚锡能提高正极生/熟铅膏比表面积，添加0.05%对比表面积无明显影响，添加超过0.1%时，铅膏比表面积随着添加量的增加而增加，硫酸亚锡添加至0.8%能分别提高正极生/熟铅膏比表面积25.82%和14.74%。

3)添加硫酸亚锡后，正极生铅膏晶粒细小均匀，无大尺寸晶粒，正极熟铅膏晶粒尺寸较大，无絮状晶粒。