铅酸蓄电池因性能稳定且价格便宜,占据了二次电池的主要市场份额。目前,废铅酸蓄电池大部分采用火法熔炼回收工艺，存在环境污染的风险。课题组前期研究了柠檬酸湿法回收废铅酸蓄电池铅膏新工艺,低温焙烧制备新型超细铅粉,该铅粉可以直接作为新铅酸蓄电池的活性物质。对于现有的回收铅酸蓄电池的湿法工艺,除杂研究较少,大量的铁、锑、铜、锌等杂质存在于废铅膏中,最后残留在铅粉中对铅酸蓄电池的性能造成影响。因此,在湿法回收工艺中,铁、锑、铜、锌杂质在浸出体系的转化,及其对新型铅粉制备电池性能的影响规律,需要深入探讨。本论文针对上述关键问题,进行了大量的研究,取得的主要成果包括：1、模拟铅膏湿法制备的新型铅粉和传统球磨氧化法铅粉性能对比研究通过对实际废铅膏成分的分析,采用分析纯试剂配制模拟铅膏(65%PbSO4,29.5%PbO2,4.5%PbO,0.5%Pb)。将模拟铅膏用柠檬酸/柠檬酸钠体系浸出,得到前驱体柠檬酸铅,375℃低温焙烧生成新型铅粉。对新型铅粉和传统球磨氧化法铅粉进行物理和电化学性质的比较,新型铅粉吸水值220mL/kg,氧化度81%、吸酸值0.256g/g、视比重1.612g/cm3,平均粒径0.831μm,粒径小于传统铅粉,吸水值是传统铅粉的两倍。将新型铅粉和传统铅粉制备成额定容量为2Ah的电池进行性能评价,新型铅粉的20h率放电容量为3.204Ah,1C放电时间为53.82min,80%容量保持率可以稳定循环150次。结果表明：新型铅粉制备的电池初始放电性能优于传统铅粉,但电池循环性能稍差于传统铅粉。2、铁杂质的浸出转化规律及对电池性能的影响铁(Fe)在废铅膏中的含量为0.157%。首先考察了Fe2O3、Fe3O4在不同柠檬酸/柠檬酸钠配比(即不同pH)中的转化规律：pH对Fe2O3、Fe3O4与柠檬酸、柠檬酸钠的反应影响不大,pH在3-4之间时,滤液中Fe2O3、Fe3O4的比例相对较高,分别为13.2%和10.4%。将Fe2O3/Fe3O4按Fe元素占铅膏质量0.01%、0.05%、0.1%、0.5%和1%的比例掺入模拟铅膏中。考察模拟铅膏中的Fe杂质在柠檬酸/柠檬酸钠浸出体系中的转化规律：随着掺Fe量的增加,Fe元素转移进入滤液中的含量下降。掺Fe铅粉物理性质和未掺杂铅粉基本一致。掺Fe铅粉进行循环伏安(CV)测试,结果表明：Fe的掺入促进了铅粉的自放电。将掺Fe铅粉制备成额定容量为2Ah的电池,考察Fe对电池性能的影响。结果表明：Fe的掺量越高对电池性能越不利,当掺Fe量达到最高1%时,20h率放电容量降至1.817Ah,1C放电时间降至36.09min,自放电容量损失23.56%,电池的循环寿命缩短,循环到20次时容量就衰减到初始容量的80%。通过拆解失效掺Fe电池,结果表明：Fe的可变价态在正极、负极形成微电池导致生成大量不可逆硫酸铅,使电池循环性能下降。3、锑杂质的浸出转化规律及对电池性能的影响锑(Sb)在废铅膏中的含量为0.202%。首先考察了Sb杂质在不同柠檬酸／柠檬酸钠配比中的转化规律：pH对Sb与柠檬酸、柠檬酸钠的反应影响较大,pH越低,滤液中Sb量越大,当pH为1左右时最大为71.39%。将Sb按占铅膏质量0.01%、0.05%、0.1%、0.5%和1%的比例掺入模拟铅膏中,考察模拟铅膏中的Sb元素在柠檬酸／柠檬酸钠浸出体系中的转化规律：随着掺Sb量的增加,Sb转移进入滤液中的含量下降。掺Sb铅粉的物理性质和未掺杂铅粉基本一致。掺Sb铅粉进行CV测试,结果表明：Sb的掺入使二氧化铅还原峰增大,有利于二氧化铅的生成。将掺Sb铅粉制备成额定容量为2Ah的电池,考察Sb对电池性能的影响：随着Sb含量的增加循环性寿命增加,当掺Sb量为0.5%时,电池循环160次后容量才衰减至80%,当掺Sb量超过0.5%时,电池循环性能下降。通过拆解失效掺Sb电池,结果表明：低掺Sb量可阻止Pb02长大,提高电池循环寿命；Sb掺量超过0.5%时,促进α-PbO2生成,易在放电时生成大量的不可逆硫酸铅,导致蓄电池容量下降。电解液中的Sb会使负极板自放电。4、铜杂质的浸出转化规律及对电池性能的影响铜(Cu)元素在废铅膏中的含量为0.003%。首先考察了CuO在不同柠檬酸／柠檬酸钠配比中的转化规律：CuO与柠檬酸、柠檬酸钠的反应影响不大,pH越低,CuO进入滤液中的量越大,当pH为1左右时最大为17.88%。将CuO按Cu元素占铅膏质量0.01%、0.05%、0.1%、0.5%和1%的比例掺入模拟铅膏中,考察模拟铅膏中的Cu元素在柠檬酸／柠檬酸钠浸出体系中的转化规律：随着掺Cu量的增加,Cu转移进入滤液中的含量下降。掺Cu的铅粉物理性质和未掺杂铅粉基本一致。对掺Cu铅粉进行CV测试结果表明：Cu的掺入使析氧峰增大。将掺Cu铅粉制备成额定容量为2Ah的电池,考察Cu对电池性能的影响：Cu的引入对20h率放电容量、1C放电时间和电池循环性能影响不大,但自放电的容量损失随掺Cu量增加而损失越大,当掺Cu量为1%时,容量损失17.06%。通过拆解失效掺Cu电池,结果表明：正极板上的铜对活性物质基本没有影响。电解液中的Cu会使负极板自放电。5、锌杂质的浸出转化规律及对电池性能的影响锌(Zn)元素在废铅膏中的含量为0.001%。首先考察了ZnO在不同柠檬酸／柠檬酸钠配比中的转化规律：pH对ZnO与柠檬酸／柠檬酸钠的反应影响很大,pH在1-5之间时ZnO全部反应进入溶液,pH在5-8时有部分未反应。将ZnO按Zn元素占铅膏质量0.01%、0.05%、0.1%、0.5%和1%的比例掺入模拟铅膏中。首先考察模拟铅膏中的Zn元素在柠檬酸／柠檬酸钠浸出体系中的转化规律：随着掺Zn量的增加Zn转移进入滤液中的含量下降。掺Zn的铅粉物理性质和未掺杂铅粉基本一致。对掺Zn铅粉进行循环伏安(CV)测试结果表明：Zn的掺入使二氧化铅还原峰增大,有利于二氧化铅的生成。将掺Zn铅粉制备成2Ah电池考察Zn对电池性能的影响：随着Zn掺量的增加循环寿命增加,当掺Zn量为0.1%时,电池循环200次后容量保持率仍然在80%左右,当掺Zn量超过0.1%时,继续增加Zn的掺量,电池循环性能下降。通过拆解失效掺锌电池和固化、化成过程,结果表明：掺量Zn低时,固化过程易生成4BS(4PbO·PbS04),有利于电池的循环；当Zn掺量超过高0.1%时,固化过程易生成3BS(3PbO·PbS04),不有利于电池的循环。电解液中的Zn会保护负极板。6、实际废铅膏杂质对电池性能的影响实验考察了实际废铅膏浸出、焙烧后得到的铅粉制备的电池的性能。20h率放电容量为1.834Ah,1C放电时间为39.27min,循环性能在30次后就降到了80%以下,因此去除实际废铅膏中的杂质是很有必要的。