【摘 要】
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迄今为止,铅酸蓄电池依然是二次电池中应用最为广泛、技术最为成熟的化学电源。铅合金常被应用作为铅酸蓄电池的板栅材料,其性能的好坏将直接影响到电池的容量以及寿命的长短,因
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迄今为止,铅酸蓄电池依然是二次电池中应用最为广泛、技术最为成熟的化学电源。铅合金常被应用作为铅酸蓄电池的板栅材料,其性能的好坏将直接影响到电池的容量以及寿命的长短,因此筛选性能优异的铅合金板栅材料对铅酸蓄电池的性能具有重要的意义。
衡量铅合金板栅材料性能的好坏,除需考虑其具有必要的力学性能以便于电池的加工外,更重要的是其在电池充放电使用过程中的抗电化学腐蚀能力、以及避免钝化膜的产生而增加电池的内阻的能力。目前常见的铅合金板栅材料主要包括铅钡合金、铅钙合金、铅锡合金和铅锑合金等。此外,最近的研究表明稀土元素的加入对铅合金板栅材料的性能有明显的改善作用。化学计量学作为处理分析化学信息的有力手段已经在材料筛选、构效分析、谱图解析等方面得到了广泛地应用。
本文以不同金属配比的铅合金板栅材料为研究对象,采用LSV、CV和ACV方法对铅合金的电化学性能进行了测量及数据采集,并用逐步多元非线性回归方法评价了铅合金各组分对阳极氧化膜形成的影响。初步运用电沉积法探究了电化学方法制备铅合金的作用机理。本论文包括以下几个方面的成果:
(1)用线性电位扫描法(LSV)、循环伏安法(CV)、交流伏安法(ACV)等电化学方法对铅合金板栅材料在4.5 mol/L的硫酸中的电化学行为进行了研究,确定单位面积铅合金材料氧化膜的还原电量(Q)、合金材料的单位面积氧化电量以及氧化膜电阻率;
(2)在上边的基础上,采用逐步多元非线性回归方法建立了铅合金材料电极在1.28 V时氧化1小时所生成的阳极氧化膜的单位面积还原电量(QRed(PbO-PbSO4)/S)、1.0V至2.1V电位区间内循环伏安扫描的单位面积氧化电量(Qox(Pb(Ⅱ)、Pb(Ⅳ))/S)以及氧化膜电阻率(R×S)与铅合金各组分间的关系模型,并对铅合金组成对其性能的影响进行了分析;
(3)采取循环伏安法(CV)、计时电流法初步探究了电沉积铅合金的作用机理,发现电沉积铅、锡以及铅锡合金的过程中起始为瞬时成核过程,然后为过电位过程。过电位越大,则成核过程时间愈短;
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