在SMM主辦的2024 SMM第十九屆鉛鋅大會暨鉛鋅技術創新論壇——鉛酸蓄電池技術論壇上,超威集團工程師、博士吳永新分享了铋元素對鉛酸蓄電池性能的相關影響。
铋元素對鉛酸蓄電池性能的影響
極化曲線
從曲線走勢可以看出,Bi含量的上升合金的析氧電流密度上升,析氧速率會上升;Bi含量的上升合金的鈍化保護電位下降,耐腐蝕能力下降。
電化學阻抗測試-1.458V
通過極化電壓1.458 V、1.958 V、以及2.258 V時的電化學阻抗實驗可以對比得出,Bi元素能提高陽極膜的阻抗。
陽極膜主要成分為PbO2,此時鉛合金陽極表面阻抗整體很低;當Bi的添加含量為0.002 wt.%左右時膜阻抗最高。
在極化電壓2.458V時的電化學阻抗試驗結果如下:
陽極膜的表面主要發生劇烈的OER反應;陽極膜主要成分為PbO2,陽極膜阻抗進一步降低;Bi元素的加入會降低合金的析氧阻抗,導緻析氧加快。
機械性能及闆栅耐腐蝕測試
通過相關試驗可以得出結論,電解鉛中铋含量升高使沖網合金闆栅的機械性能下降;電解鉛中铋含量升高使沖網合金闆栅的耐腐蝕性能下降。
電池循環性能測試
在實驗室測試中,低铋0.0008%标準的正闆合金各種循環壽命要好于高铋合金。
電池循環失水性能測試
高铋合金在實驗室循環測試中,铋含量提高後,增加了電池的失水率。
通過電池解剖實驗可以得出,電解鉛中铋含量升高使沖網合金闆栅變形量增加;電解鉛中铋含量升高使沖網合金闆栅的耐腐蝕性能下降。
鉛粉用鉛中铋元素含量對電池性能的影響
成分分析及铋對失水性能的影響
1.再生鉛做為鉛粉時,失水率增加的主要因素是其他雜質元素帶來的影響;
2.铋元素含量的升高,對失水率的影響較小。
铋元素含量對電池循環性能的影響
通過铋元素含量對電池循環性能影響的對比中發現,鉛粉中铋元素含量的使用驗證已進行了大批量的市場驗證,铋元素對電池性能的影響較其他雜質的影響要小。
铋元素含量對闆栅生産過程中的影響
闆栅外觀缺陷
再生鉛中铋含量較高,通過攙兌的方式降低铋及其他雜質的含量,可改善闆栅澆鑄/連鑄等工藝下的缺陷。
再生鉛中铋含量較高,通過攙兌的方式降低铋及其他雜質的含量,可改善闆栅的機械性能,降低生産報廢率;
通過對1#、2#以及3#闆栅斷口形貌可以發現:
1、鉛中雜質元素高導緻夾雜、部分脆性第二相、針狀組織的形成,可以考慮采用電解鉛配入提高鉛液純度。
2、針狀組織的出現,說明形成了與基體不共格的第二相,在斷口組織中,發現有部分導電性較差的組織,是鉛的氧化物及其他碳夾雜物,可以考慮進一步增強熔體除雜。
3、連續大氣孔。連續氣孔的形成是鉛液流動性較差而導緻的連續氣孔。