废旧铅酸电池负极活性材料的再生利用

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铅酸电池拥有悠久的发展历史。尽管当今各种电池新技术在不断发展,铅酸电池依然凭借其优良的性价比、稳定的电化学性能、成熟的生产工艺及其废旧产品较高的回收利用等优点在二次电池市场中占据首位。年产量的持续增长既代表铅酸电池对人类的重要性,也意味着每年有大量的铅酸电池报废。这些废弃电池若不妥善处理,将会严重危害自然环境和人类健康。因此,研究这些废旧电池的资源化具有重要的现实意义。  本课题提出了一种绿色环保的高效废旧铅酸电池负极活性物质回收工艺。废旧负极活性物质在用碳酸铵进行脱硫处理后,其中的硫酸铅完全转化为碳酸铅;后者通过煅烧处理得到了最终的活性氧化铅材料。过程中的副产物硫酸铵可以用做化肥。实验结果显示以此材料制备的铅酸电池负极板放电容量稳定在近95 mAh/g,比工厂铅粉制备的负极放电容量高出近18%。该工艺去除了传统工艺上中高能耗、高污染、低回收率的缺点,降低了回收成本。  由于硫酸铅是铅酸电池正负极活性材料的放电产物,是废旧电池负极活性物质的主要成分;其导电性差,结晶长大时难以充电而导致电池性能下降。因此,研究硫酸铅作为电极活性物质对铅酸电池性能的进一步提高具有重要的现实意义。本论文重点研究了硫酸铅直接用作电极材料的可行性。研究发现,在表面活性剂的存在下,醋酸铅和硫酸钠反应得到的纳米级硫酸铅晶体呈不同的形貌,由它制备的铅酸电池负极放电容量能够稳定在105mAh/g,该结果与同条件下用工厂铅粉制备的负极相比,放电容量高出近29%;在电流密度120 mA/g的充放电制度下,电池容量在550次循环后还能保持初始稳定状态容量的80%以上。此外,使用硫酸铅制作电极与传统工艺相比不仅简化了制作过程,还节省了三分之二的时间。因此,本研究为硫酸铅作为铅酸电池负极活性材料研究指明了方向。
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