蓄电池常见添加剂及其作用
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蓄电池常见添加剂及其作用
• 培训内容： • 正负极主要失效模式； • 常见添加剂介绍及其作用原理； • 培训目的： • 通过本次培训，对正负极主要失效模式有一定了解，知道
一些常见的添加剂及其作用，为以后相关项目开发打下基 础。
蓄电池常见添加剂及其作用
第一部分：正负极主要失效模式
蓄电池常见添加剂及其作用
低温充电性能差（溶解沉淀机理）
蓄电池常见添加剂及其作用
第二部分：常见添加剂介绍
蓄电池常见添加剂及其作用
添加剂类型
蓄电池常见添加剂及其作用
各类型添加剂作用
添加剂类型
添加剂作用
粘结剂 导电剂
用于增加活性物质或极板的机械强度（活性物质与活性 物质之间，活性物质与板栅之间）
用于改善活性物质的导电性
变晶剂 用于调节活性物质中α-PbO2和β-PbO2的含量
蓄电池常见添加剂及其作用
负极比表面积的收缩
蓄电池常见添加剂及其作用
负极钝化
• 在放电过程中，负极产物硫酸铅是一种高阻抗物质，它逐渐形成一层 致密的盐层，均匀地覆盖在负极板表面，使铅电极与硫酸电解液隔开， 这样，铅电极与硫酸接触面大大减小，负极放电性能急剧下降，形成 所谓的负极板钝化。
蓄电池常见添加剂及其作用
蓄电池常见添Hale Waihona Puke Baidu剂及其作用
红丹的作用（三）
• (3) 蓄电池初期容量较高 • 因为正铅膏采用红丹后，化成产生的β—PbO2较
纤维、乙炔黑、腐植酸、BaSO4、 木素、1-2酸、
蓄电池常见添加剂及其作用
红丹
• 红丹即四氧化三铅， 又名铅丹。常温时为 鲜红色粉末；
• 变晶剂、成核剂； • 添加量：3%-100%
蓄电池常见添加剂及其作用
红丹的作用（一）
• (1) 易于控制固化 • 人所共知，固化温度与生极板质量有关，例如固
成核剂 用于充当放电产物PbSO4的结晶晶核，改善其结晶结构
膨胀剂 用于抑制活性物质的收缩
抗腐蚀剂 用于抑制正极板的腐蚀和活性物质的脱落
抗氧化剂 用于抑制负极板活性物质的氧化
蓄电池常见添加剂及其作用
添加剂选择的因素
• 1、金属杂质的含量； • 2、主要成分或基本基团； • 3、蓄电池的应用（动力、VRLA备用等）； • 4、隔板的类型（PE，PVC，AGM）； • 5、使用环境（热带，冷带，亚热带）； • 6、要求的使用寿命。
蓄电池常见添加剂及其作用
正极添加剂选择的局限性
• 1、正极活性物质PbO2氧化能力强，且充电时正极进行阳 极过程，处于高电势，难于找到耐氧化的稳定物质作为添 加剂；
• 2、铅酸蓄电池的寿命受限于正极，要求加入的添加剂， 在电池循环过程中，对正极活性物质的软化，脱落，板栅 的腐蚀，不能有促进作用。
蓄电池常见添加剂及其作用
化温度40～60℃，则生成三碱式盐多些，而固化， 75℃则四碱式盐将较多。但是新涂成的生极板含 金属铅，固化时氧化发热，所以即使固化室温度 控制在40～60℃，极板内部将远高于此。所以说 真正的固化温度很难掌握。今用红丹制膏，不论 是单用(即用含量25%的红丹)，或掺用，均使生 极板氧化发热的现象降低，故较易掌握固化。并 由于不必考虑氧化，总的固化时间可以缩短。
蓄电池常见添加剂及其作用
红丹的作用（二）
• (2) 化成效率较高
• 红丹中的PbO2约占Pb3O4的1／3，在正极板化成时将成 为随后生成PbO2的晶核，故能促进化成。结果化成时间 缩短，化成电耗降低，而所谓“花片”废品率也下降。管 式正极板化成较困难，往往充入l0倍容量的电量，中间加 以放电1～2次，均难使成品的PbO2超过80%。如在铅粉 中加入25%的红丹，则易于使成品中PbO2超过80%。涂 膏式极板，如果采用电池槽化成，特别是采用AGM，电 解液流动受限制，尤宜于铅膏加红丹以利化成。国外有些 研究者指出VRLA如采用红丹，有利于容量提高。
蓄电池常见添加剂及其作用
蓄电池常见添加剂及其作用
前言
• 铅酸蓄电池自1859年由法国人普朗特发明以来，至今已 有150多年，由于其可以大电流放电，有较高的可逆性， 电动势较高，原材料来源丰富，制造工艺简便，价格便宜 及高的性价比等特点，广泛用作启动型铅酸蓄电池，但同 时也拥有比能量低，寿命短等特点，一百多年来，人们不 断对铅酸蓄电池进行研究和改进，极大的促进了铅酸蓄电 池的发展，其中添加剂的研究和使用就是一个重要的方面。
负极添加剂选择的局限性
• 负极由于添加的添加剂较多，有以下三个局限性： • 1、各组分的匹配性及相互作用要求较高； • 2、组分较多，导致引入的杂质难以控制。 • 3、配置时，各组分含量难以监控。
蓄电池常见添加剂及其作用
常见的添加剂
添加剂类型 正极添加剂
添加剂
红丹、纤维、乙炔黑、聚四氟乙 烯
负极添加剂
• 2、电极反应优先在正极表面进行，摩尔体积大于 PbO2的PbSO4堵塞了多孔电极的孔口，使反应 物H2SO4不能进入到多孔电极的深处，电极内部 残留较多的未反应物质；
• 3、放电产物PbSO4使电池的内阻随放电而增大。
蓄电池常见添加剂及其作用
正极活性物质软化脱落原因
• 1、α-PbO2是活性物质的骨架，由于循环中α-PbO2逐渐 转变为β-PbO2，从而网络受到削弱和破坏，最终导致软 化和脱落；
蓄电池内部的主要反应
• 添加剂的添加正是为了这些反应能顺利进行。
蓄电池常见添加剂及其作用
失效模式
正极活性物质强度差
钝化
活性物质利用率低
负极易收缩
低温充电性能差
蓄电池常见添加剂及其作用
正极活性物质利用率低
• 正极活性物质利用率低，可归结为以 下原因：
• 1、反应产物为不良导体PbSO4，它将PbO2包住， 致使PbO2颗粒内部物质不能参与反应；
• 2、正极活性物质中存在两种尺寸的孔，随着充放电循环 的进行，孔的结构进行重排，出现珊瑚状结构。一方面颗 粒密集，表面积收缩，同时小孔汇聚成大孔，逐渐使原来 正极较均匀的孔分布结构溃散，活性物质形成若干密集的 团块，当团块内缺乏足够的连接时就会脱落，使电极时效；
• 3、在循环过程中，正极板栅尺寸长大，导致每个小格子 的容积增加，加之活性物质体积的脉动，使活性物质的空 隙率随循环增加而增加，正极就严重膨胀，孔隙率过分增 加，颗粒之间结合力下降，导致活性物质的脱落。
• 培训内容： • 正负极主要失效模式； • 常见添加剂介绍及其作用原理； • 培训目的： • 通过本次培训，对正负极主要失效模式有一定了解，知道
一些常见的添加剂及其作用，为以后相关项目开发打下基 础。
蓄电池常见添加剂及其作用
第一部分：正负极主要失效模式
蓄电池常见添加剂及其作用
低温充电性能差（溶解沉淀机理）
蓄电池常见添加剂及其作用
第二部分：常见添加剂介绍
蓄电池常见添加剂及其作用
添加剂类型
蓄电池常见添加剂及其作用
各类型添加剂作用
添加剂类型
添加剂作用
粘结剂 导电剂
用于增加活性物质或极板的机械强度（活性物质与活性 物质之间，活性物质与板栅之间）
用于改善活性物质的导电性
变晶剂 用于调节活性物质中α-PbO2和β-PbO2的含量
蓄电池常见添加剂及其作用
负极比表面积的收缩
蓄电池常见添加剂及其作用
负极钝化
• 在放电过程中，负极产物硫酸铅是一种高阻抗物质，它逐渐形成一层 致密的盐层，均匀地覆盖在负极板表面，使铅电极与硫酸电解液隔开， 这样，铅电极与硫酸接触面大大减小，负极放电性能急剧下降，形成 所谓的负极板钝化。
蓄电池常见添加剂及其作用
蓄电池常见添Hale Waihona Puke Baidu剂及其作用
红丹的作用（三）
• (3) 蓄电池初期容量较高 • 因为正铅膏采用红丹后，化成产生的β—PbO2较
纤维、乙炔黑、腐植酸、BaSO4、 木素、1-2酸、
蓄电池常见添加剂及其作用
红丹
• 红丹即四氧化三铅， 又名铅丹。常温时为 鲜红色粉末；
• 变晶剂、成核剂； • 添加量：3%-100%
蓄电池常见添加剂及其作用
红丹的作用（一）
• (1) 易于控制固化 • 人所共知，固化温度与生极板质量有关，例如固
成核剂 用于充当放电产物PbSO4的结晶晶核，改善其结晶结构
膨胀剂 用于抑制活性物质的收缩
抗腐蚀剂 用于抑制正极板的腐蚀和活性物质的脱落
抗氧化剂 用于抑制负极板活性物质的氧化
蓄电池常见添加剂及其作用
添加剂选择的因素
• 1、金属杂质的含量； • 2、主要成分或基本基团； • 3、蓄电池的应用（动力、VRLA备用等）； • 4、隔板的类型（PE，PVC，AGM）； • 5、使用环境（热带，冷带，亚热带）； • 6、要求的使用寿命。
蓄电池常见添加剂及其作用
正极添加剂选择的局限性
• 1、正极活性物质PbO2氧化能力强，且充电时正极进行阳 极过程，处于高电势，难于找到耐氧化的稳定物质作为添 加剂；
• 2、铅酸蓄电池的寿命受限于正极，要求加入的添加剂， 在电池循环过程中，对正极活性物质的软化，脱落，板栅 的腐蚀，不能有促进作用。
蓄电池常见添加剂及其作用
化温度40～60℃，则生成三碱式盐多些，而固化， 75℃则四碱式盐将较多。但是新涂成的生极板含 金属铅，固化时氧化发热，所以即使固化室温度 控制在40～60℃，极板内部将远高于此。所以说 真正的固化温度很难掌握。今用红丹制膏，不论 是单用(即用含量25%的红丹)，或掺用，均使生 极板氧化发热的现象降低，故较易掌握固化。并 由于不必考虑氧化，总的固化时间可以缩短。
蓄电池常见添加剂及其作用
红丹的作用（二）
• (2) 化成效率较高
• 红丹中的PbO2约占Pb3O4的1／3，在正极板化成时将成 为随后生成PbO2的晶核，故能促进化成。结果化成时间 缩短，化成电耗降低，而所谓“花片”废品率也下降。管 式正极板化成较困难，往往充入l0倍容量的电量，中间加 以放电1～2次，均难使成品的PbO2超过80%。如在铅粉 中加入25%的红丹，则易于使成品中PbO2超过80%。涂 膏式极板，如果采用电池槽化成，特别是采用AGM，电 解液流动受限制，尤宜于铅膏加红丹以利化成。国外有些 研究者指出VRLA如采用红丹，有利于容量提高。
蓄电池常见添加剂及其作用
蓄电池常见添加剂及其作用
前言
• 铅酸蓄电池自1859年由法国人普朗特发明以来，至今已 有150多年，由于其可以大电流放电，有较高的可逆性， 电动势较高，原材料来源丰富，制造工艺简便，价格便宜 及高的性价比等特点，广泛用作启动型铅酸蓄电池，但同 时也拥有比能量低，寿命短等特点，一百多年来，人们不 断对铅酸蓄电池进行研究和改进，极大的促进了铅酸蓄电 池的发展，其中添加剂的研究和使用就是一个重要的方面。
负极添加剂选择的局限性
• 负极由于添加的添加剂较多，有以下三个局限性： • 1、各组分的匹配性及相互作用要求较高； • 2、组分较多，导致引入的杂质难以控制。 • 3、配置时，各组分含量难以监控。
蓄电池常见添加剂及其作用
常见的添加剂
添加剂类型 正极添加剂
添加剂
红丹、纤维、乙炔黑、聚四氟乙 烯
负极添加剂
• 2、电极反应优先在正极表面进行，摩尔体积大于 PbO2的PbSO4堵塞了多孔电极的孔口，使反应 物H2SO4不能进入到多孔电极的深处，电极内部 残留较多的未反应物质；
• 3、放电产物PbSO4使电池的内阻随放电而增大。
蓄电池常见添加剂及其作用
正极活性物质软化脱落原因
• 1、α-PbO2是活性物质的骨架，由于循环中α-PbO2逐渐 转变为β-PbO2，从而网络受到削弱和破坏，最终导致软 化和脱落；
蓄电池内部的主要反应
• 添加剂的添加正是为了这些反应能顺利进行。
蓄电池常见添加剂及其作用
失效模式
正极活性物质强度差
钝化
活性物质利用率低
负极易收缩
低温充电性能差
蓄电池常见添加剂及其作用
正极活性物质利用率低
• 正极活性物质利用率低，可归结为以 下原因：
• 1、反应产物为不良导体PbSO4，它将PbO2包住， 致使PbO2颗粒内部物质不能参与反应；
• 2、正极活性物质中存在两种尺寸的孔，随着充放电循环 的进行，孔的结构进行重排，出现珊瑚状结构。一方面颗 粒密集，表面积收缩，同时小孔汇聚成大孔，逐渐使原来 正极较均匀的孔分布结构溃散，活性物质形成若干密集的 团块，当团块内缺乏足够的连接时就会脱落，使电极时效；
• 3、在循环过程中，正极板栅尺寸长大，导致每个小格子 的容积增加，加之活性物质体积的脉动，使活性物质的空 隙率随循环增加而增加，正极就严重膨胀，孔隙率过分增 加，颗粒之间结合力下降，导致活性物质的脱落。