不同種類有機添加劑對鉛酸蓄電池性能的影響

楊輝平

摘 要：與木質素有關的添加劑一直都在鉛酸蓄電池內部發(fā)揮著重要的作用，并且也是內部膨脹劑的組成成分。但是，從實際使用的情況來看，如果添加劑本身的種類不同，在這之后就會對蓄電池本身的性能產生非常重大的影響。但是，因為目前整個行業(yè)內部的有機添加劑種類很多，且內部的成分非常復雜。如果沒有經過專業(yè)人士的指導就進行選擇，那么就會對鉛酸蓄電池的性能產生不良的影響。本文結合實際經驗，對不同種類的有機添加劑對鉛酸蓄電池的性能進行分析。

關鍵詞：有機添加劑;鉛酸蓄電池;蓄電池性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.041

0 引言

木質素和人工合成的膨脹劑將會作為一種負極的膨脹劑對鉛酸蓄電池的性能產生很大的影響。甚至能夠在負極活性物質中起到較好的分散的作用，甚至能夠在低溫的狀態(tài)下保持放電的性能。但是如果一旦膨脹劑被運用于活性物質中，則會增加表面的吸附作用。這樣也就能夠有效地避免在充電和放電的過程中出現(xiàn)負極活性物質的收縮。如果能夠在一定量的負極活性物質中加入膨脹劑，并在之后降低電池內部的電流密度。但是，目前業(yè)內的木質素和與鉛酸電池原料相關的物質種類很多，內部的成分也非常復雜。

1 研究的背景

目前，大家都以自己的經驗來選擇合適的木質素。但是，從實際執(zhí)行的情況來看，同時選擇就能夠在短時間內提高本身放電的性能，并在短時間內提高器具充電能力和接受能力。目前，在行業(yè)的發(fā)展過程中將會有更多種類的木質素和磺酸鹽。不僅其內部的成分非常復雜，且內部也會合并很多的膨出劑。所以讓很多廠家不能夠直接選擇合適的添加劑。因此，本文先研究不同種類的添加劑，并篩選出針對低溫高倍率放電性能較為有利的膨脹劑的種類，并更好地為選擇合適的膨脹劑來提供有效的指導依據(jù)。

2 鉛酸蓄電池的概述

鉛酸蓄電池主要是由鉛和氧化物組成的一種電池，內部電解液的主要成分為硫酸溶液。在放電的狀態(tài)下，電池正極的主要成分為二氧化鉛，負級的成分主要為鉛。如果給鉛酸蓄電池充電，則其正負極的主要成分為硫酸鉛。鉛酸蓄電池主要是由正極板、負極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋和其他結構組成。排氣式鉛酸蓄電池的電極主要是由鉛和鉛的氧化物組成的，其內部電解液的主要成分將會表現(xiàn)為硫酸的水溶液。

鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點為電壓顯得較為穩(wěn)定，且價格也較為便宜。但是鉛酸蓄電池的比能較低。不僅壽命比較短，且日常維護的過程比較困難。老式的鉛酸蓄電池的壽命一般為2年，且在實際操作的過程中都需要定期檢查內部的內容。但是隨著科技的不斷進步，鉛酸蓄電池的壽命將會變得更長，而且維護的過程也會變得更加簡單。

3 鉛酸蓄電池實驗儀器和試劑

本次實驗所使用的試劑和儀器主要由如下幾點組成：第一，采用Digatron BTS-600電池測試系統(tǒng)合并新威電池測試系統(tǒng)。并在檢驗的過程中全面啟動WD4005S高低溫試驗箱與恒溫恒濕固化箱[1]。第二，在實驗的過程中準備若干木質素和人工合成的膨脹劑。

4 電池性能測試方法

（1）低溫高倍率放電性能測試。在測試的過程中，可以先將電池充電到100%的狀態(tài)，并持續(xù)1-3h，之后再將電池放置在溫度為零下18度的低溫箱中，并放置12h，之后再直接取出電池。完成所有操作之后再按照一定的模式進行放電，注意將放電的條件控制在U<1.2V之內。

（2）20小時率容量測試。如果電池化成操作都結束之后，再將電池直接放置在25攝氏度的環(huán)境下。在實際操作的過程中，以I=0.15A的電流為基礎來有效地進行放電。這樣也就鞥能夠將其放電的條件控制在U<1.75V左右。并在之后測試最大值。

（3）1小時率容量測試。等到電池化成結束之后，再將實驗的溫度控制在25攝氏度的條件下，并將環(huán)境設置為I=2.3A之后再進行放電。注意讓其放電的條件始終保持在U<1.6V的環(huán)境下。

（4）90%-60%的SOC環(huán)境下接受充電能力測試。首先要讓電池充滿電，之后再以I=2×I20的恒流進行放電，并將放電持續(xù)1h，并保持90%的電量狀態(tài)。之后再在2.4V的條件下充電10min。當充進的電流保持在90%的狀態(tài)時，再將實際充入的電量按照I=2×I20的狀態(tài)進行放電。再在I=2×I20的條件為基礎，再持續(xù)充電1h，并將電荷的狀態(tài)保持在80%左右。最終再在24V的條件下恒定充電10min。

5 結果與討論

（1）充電接受能力。不同種類的添加劑都會對電池的充電能力有效地進行抑制。當G木質素、M木質素、N木質素和Q木質素全面地和H進行結合之后，其抑制充電能力的程度會直接變小。所以，在實際操作的過程中，電池內部會有較大的充電電流。一定要選擇這6種添加劑來作為膨脹劑，才能夠更好地提升鉛酸蓄電池的性能。

（2）-18攝氏度低溫高倍率放電性能。不同種類的添加劑會對電池低溫高倍率的放電性能有顯著的差異。當木質素G、J、W和合成膨脹劑I、R相互合成負極膨脹劑時，其電池低溫高倍率放電性能的效果會顯著上升，其放電的深度會變大。而根據(jù)實際情況添加木質素K、P和Q，往往不能夠有效地提升電池低溫性能，并更好地發(fā)揮膨脹劑應有的效果。

低溫高倍率內部的放電性能有不同的影響。如果G木質素、J木質素和W木質素和不同的膨脹劑進行合成時，電池低溫高倍率所顯示的放電性能效果就會有所增強，其放電的深度也會增大。

（3）活性物質利用率。隨著負極板內部木質素G的添加量不斷地增加，其活性物質的利用率也會隨之增加。在實際操作的過程中，木質素會直接溶解負極板內部的造孔。溶解造孔的作用也會在使用的過程中不斷地增強。最終形成一個特定的晶體結構。當電池處于放電狀態(tài)時，極化的電流密度會隨之降低，只有這樣才能夠在提升放電深度的基礎上有效地增加電池的容量。

6 結束語

如果木質素的種類不同，其充電的程度也就會不同。在通過分析不同種類的膨脹劑之后，就可以發(fā)現(xiàn)充電接受性能表現(xiàn)出的差異，主要為I>R>J>T>W>K>L>G>H>P>Q。從實際使用的過程來看，木質素中的G、M、N、P和Q會將合成的膨脹劑當作負極膨脹劑。必要時可以選擇6種不同的添加劑作為膨脹劑，從而提升充電性能。

參考文獻：

[1]張興，張祖波，夏詩忠.高性能預混復合有機添加劑對微混AGM起停鉛酸蓄電池負極性能的影響研究[J].蓄電池，2016（03）：112-119.