【摘 要】
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铅酸电池的轻质板栅成为铅酸电池发展的一个重要研究方向,铝由于其密度小,质量轻,导电性能较好的优点,有望用于铅酸电池以降低电池的重量、提高能量密度。本论文系统研究了铝基体镀铅工艺,并将镀铅的电极板栅用于铅酸电池制作,考察了镀铅铝板栅用于铅酸电池的可行性。本文的研究一共分为三大部分,包括铝基镀铅前处理浸锌工艺研究、浸锌工艺改进研究、铝基镀铅板栅用于铅酸电池的可行性研究。第一部分:因为铝的高活性,在铝制
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铅酸电池的轻质板栅成为铅酸电池发展的一个重要研究方向,铝由于其密度小,质量轻,导电性能较好的优点,有望用于铅酸电池以降低电池的重量、提高能量密度。本论文系统研究了铝基体镀铅工艺,并将镀铅的电极板栅用于铅酸电池制作,考察了镀铅铝板栅用于铅酸电池的可行性。本文的研究一共分为三大部分,包括铝基镀铅前处理浸锌工艺研究、浸锌工艺改进研究、铝基镀铅板栅用于铅酸电池的可行性研究。第一部分:因为铝的高活性,在铝制件电镀之前,往往需要一些特殊的前处理,本文采用浸锌处理,在铝表面生成锌层置换层来替代活性较高的铝表面,该部分系统研究了以ZnO和NaOH为基础配方,研究了其他金属离子的引入、不同锌盐对浸锌效果的影响。研究发现:在浸锌液中加入其他金属离子能有效的改善浸锌质量,其中FeCl3的加入使浸锌过程中稳定电位正移,有利于细化结晶,并与铝发生微量置换反应,形成锌铁合金,使浸锌层更加致密。NiSO4的加入主要影响成核步骤,能细化结晶,有利于提高后续镀层与铝基的结合力。硝酸钠作为缓蚀剂,硝酸钠的添加能使浸锌过程的稳定电位正移,有利于提高置换层的质量。不同的锌盐对浸锌效果的影响很大,分别研究了ZnO、ZnSO4、Zn（NO3）2、Zn（CH3COO）2、ZnCl2五种锌盐,结果表明采用Zn（NO3）2为锌源浸锌时,浸锌效果最好,浸锌层致密,结晶颗粒大小均匀,采用其他锌源时,浸锌层覆盖不均匀,结晶颗粒有大有小。所以采用Zn（NO3）2浸锌效果最佳。络合剂对浸锌效果也有一定的影响。获得优化的浸锌配方:20-45g/L Zn（NO3）2,60-100g/L NaOH,6-12g/L NiSO4,0.5-1.5g/L FeCl3,70-110g/L C4H4KNaO6,2-4g/L NaNO3。通过此配方浸锌能在铝基表面生成一层致密均匀的置换层。第二部分:为了进一步改善浸锌层的质量,提高浸锌层的致密性,为化学镀镍提供更优良的基体,本章对浸锌配方进行改进研究,通过在浸锌液中加入稀土离子来改善浸锌层的质量,研究了Ce3+、La3+两种稀土离子对浸锌效果的影响,并对浸锌工艺进行了研究。研究发现,Ce3+、La3+两种稀土离子对浸锌层的结晶效果有一定的影响,通过一次浸锌50s,退锌30s,二次浸锌30s,浸锌温度在（25±2）℃处理后能在铝基表面得到一层致密的置换层,通过Tafel测试证实了稀土离子的加入能有效的提高置换层的耐蚀性,Ce（NO3）3较好的范围在0.2-0.9g/L,La Cl3较好的范围在0.3g/L-0.9g/L,有效证明了浸锌层的致密性。第三部分:系统研究了镀铅工艺及工艺规范在铝板栅上的应用。本论文采用氟硼酸盐体系,在铜基材上研究了镀铅配方和工艺,再将电镀铅工艺转移到铝基材上。通过赫尔槽实验和恒流实验,研究了镀液组成及工艺条件对电镀铅的影响,采用Tafel曲线对电镀铅的耐腐蚀性能进行了考察。得到优化的电镀铅工艺:135-155g/L Pb O,50-60g/L游离HBF4,12-17g/L游离H3BO3,0.2-0.4g/L明胶,温度45-55℃,Dk1-3A/dm~2。此工艺应用于铝基电镀,能在铝基材经过浸锌前处理后得到一层结合力和耐蚀性都很好的镀铅层。将该镀铅铝板珊用于铅酸电池的组装及性能测试,结果表明:铝基镀铅板珊铅酸电池的性能基本达到常规铅板板栅电池的性能,铝基镀铅板栅用于铅酸电池是可行的。
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