选择合理的化成工艺

正极是铅酸电池容量控制电极⑴，要提高电池的比能量，必须设法提高正极活性物质利用率。而提篼活性物质利用率的一条重要途径就是选择合理的化成工艺。电池内化成具有工艺相对简单、工序少、成本低、化成时析出酸雾少和污染小等优点而备受重视。但电池内化成使极板化成比较难彻底，特别是正极化成效率低，使电池初容量受到限制。本课题就是探讨最佳的化成工艺，以提高电池的容量和循环寿命。

1实验1.1化成制度的选择化成制度选用两充一放制。第一阶段：0.1C2DA充电，待电池槽电压达到2.5V时，改用。5C2A续充，待电池槽电压又达到2.5V时，又改换电流为。25C2DA，最终电池槽压又达到2.5V时，停止充电。然后用0.1C2A放电，至电池电压达1.75V时停放，继续将电池再按上述规定充足，完成电池内化成。

1.2正极添加剂的选择在进行电池内化成时，由于电液浓度太高对活性物质转化不利，所以为提高化成效率，本实验在正极铅裔中分别加入占铅粉总质量30%的Pb304和5%的Pb2（Pb2取自旧正极板未污染的活性物质）。

1.3化成用电解液密度的选择为比较电解液密度对化成效率及电池性能的影响，并国内外铅酸电池中常用的电解液密度，选择密度为1.24g/cm3和1.27g/cm3两种H2S04电解液。

1.4注酸后搁置时间的选择对于槽式化成，在通电化成前，极板先放入化成槽中浸泡1~2h，目的是为了降温，另外使极板浸透酸后有利于化成。但阀控电池内化成时，电液不可能太多。若极板浸泡太久，电池中魏杰（1%4-），女，山糸省人，哈尔滨工业大学应用化学系副教授，博士，主要从事化学电源的研究；林立（1978-），男，湖北省人，中船712研究所助理工程师，学士，主要从事化学电源的研究。

基金项目：黑龙江省博士后起动基金资助项目（GFCQ45000045）的纯硫酸都被极板吸收，电液相对呈现中性，此时硫酸铅溶解度大大增加，部分在隔板中的PbS04在化成中会产生Pb2与Pb，引起短路。本实验考察了注酸后搁置0.5h与搁置5h后才通电化成对电池化成效果及电池性能的影响。

1.5电池性能测试组装2V6Ah试验电池，采用三正四负的结构，按1.1化成制度进行化成。化成后分别测试含量、不同倍率电池的容量、充电接受能力及电池循环寿命损失等。电池编号见表1.表1电池编号Table电池编号化成用琉酸密度/g.cm3注酸后搁置时间/h注：6号电池为槽式化成2实验结果及讨论2.1不同电池所用化成时间用1.1中充电制度进行内化成，电池所用化成时间如下。

从上可看出，正极添加了w为5%Pb02的No.2电池，其化成所用的时间最短；而添加w为30%Pb304的电池所用时间最长。说明加入Pb2可以缩短化成时间，提高化成效率。

用d=1.27g/cm3硫酸进行化成的电池（N0.4），其化成所用时间比用1.24g/cm3硫酸化成的电池（No.3）少。注酸后搁置时间（No.3和No.5电池相比）对化成所用时间影响不大。

2.2不同工艺参数对Pb2含置及晶型的影响对于化成好的极板，用化学分析的方法测定了正极充电态1含量，并用X射线衍射法分析了No.2和No.5电池正极的PbQ晶型，结果见表2.为N.2和No.5电池的X射线衍射图。

从表2可见，正极铅膏中添加w为5%Pb02的电池，化成后正极板中Pb02含量与槽式化成相当，比相同条件下不加Pb02的No.3电池正极板中Pb02含量提高了1.5%.而添加w为30%Pb304的电池，其正极板中Pb02含量小于槽式化成的电池，说明Pb304的加入来提高化成效果。不同密度的硫酸对化成后Pb02含量没有显著影响（No.3和No.4电池相比）。

进行搁置实验的No.5电池的Pb02含量低于正常通电的No.3电池，说明搁置时间过长对PbO：含量产生不利的影响。因为注酸后搁置时间过长，活性物质与硫酸发生化学反应，在极板表面生成大量PbS04阻挡层，增大电阻，严重地影响化成效果。

人电池正极Pb02的XRD5%以上。并且进行搁置实验的No.5电池，由于搁置时间过长极板内部酸性比No.2更强，所以No.5电池的S-PbO含量高于No.2电池。

2.3化成工艺对电池容的影响分别测试了电池20h率和lh率放电容量，并计算出了正极活性物质利用率，结果见表3.表3化成工艺对电池容置的彩响20h率容量/Ahlh率容量/Ahlh率活性物质利用率/正极铅青中添加为30%Pb304（N.l）和5%Pb2（No.2）电池，其20h率与lh率电池放电容量和活性物质利用率均高于No.3空白电池。用密度为1.27g/cm3的硫酸进行化成的No.4电池，其放电容量和活性物质利用率略高于用密度为1.24g/cm3的进行化成的No.3电池。注酸后搁置5h与搁置0.5h相比，无论是20h率和lh率容量，前者均不如后者，所以注酸后搁置时间过长是不可取的。

2.4化成工艺对充电接受能力的彩响表4充电接受能力比较电池5%Pb2（No.2）的电池，与No.3空白电池相比，电池的充电接受能力都得到了提高，而添加Pb304的效果更明显。以密度为1.27g/cm3的硫酸化成的No.4电池，其充电接受能力好于以密度为1.24g/cm3的硫酸化成的No.3电池。注酸后搁置5h的电池与搁置0.5h的电池，其充电接受能力相当。

2.5不同化成工艺参数对电池循环寿命的彩响参照汽车起动用蓄电池标准进行了20次快速循环寿命试验，比较试验前后电池的20h率容量，计算了循环后的容量损失，来探讨各种工艺参数对电池循环寿命的影响。结果见表5.表5不同工艺参数对电池循环寿命的彩响循环后20h率容量/Ah容量损失/%从表5可见，正极添加了Pb2的No.2电池，其容量损失最小，而添加了Pb304的No.1电池经过20次循环后，容量损失高于空白的No.3电池。用密度为1.27g/cm3的硫酸进行化成的电池（No.4），其循环耐久能力不如用密度为1.24g/cm3的进行化成的No.3电池。另外，搁置5h后化成的电池，容量损失最大。结合表2的测试结果可以发现，搁置5h后化成的No.5电池，正极活性物质主要是/S-PbOa-PbO的含量仅占8%，正极活性物质结构不完整，所以电池的循环耐久能力较差。

3结论从化成效果看，正极铅膏中添加了质量分数为5%的Pb2后，能明显地缩短化成时间，提高化成效率。而且化成后正极板中PbO：含量与槽式化成相当。

正极铅青中添加了质量分数为5%的PbO后，电池能给出较高的初容量，并且能提高电池的充电接受能力和循环耐久能力。

用密度为1.27g/cm3的硫酸进行化成的电池，其初容量和充电接受能力都好于用密度为1.24g/cm3的硫酸进行化成的电池，但循环耐久能力还有待于进一步改进。

注酸后电池搁置时间过长将对化成产生不利影响。