硫酸铅作为正极材料的研究
【高二特训】新型原电池(解析版)
【高二特训】新型原电池一、单选题1．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。
其中一种镁原电池的反应为：放电Mg x Mo3S4，下列说法错误的是( )xMg+Mo3S 4充电A．放电时，负极反应为Mg﹣2e﹣═Mg2+B．放电时，正极反应为Mo3S4+2xe﹣+xMg2+═Mg x Mo3S4C．放电过程中Mg2+向正极迁移D．放电时，Mo3S4发生氧化反应【答案】D【详解】A．放电时，负极上镁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Mg﹣2e﹣=Mg2+，故A正确；B．放电时，正极上Mo3S4得电子发生还原反应，正极反应为Mo3S4+2xe﹣+xMg2+═Mg x Mo3S4，故B正确；C．放电时，阳离子向正极移动，即镁离子向正极迁移，故C正确；D．放电过程中正极反应为Mo3S4+2xe﹣+xMg2+═Mg x Mo3S4，发生的是还原反应，故D 错误；答案选D。
2．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：--3--VB+16OH-11e=VO+2B(OH)+4H O该电池工作时，下列说法错误的是2442A ．负载通过0.04 mol 电子时，有0.224 L(标准状况)O 2参与反应B ．正极区溶液的pH 降低、负极区溶液的pH 升高C ．电池总反应为3222444VB 11O 20OH 6H O 8B(OH)4VO ---+++=+D ．电流由复合碳电极经负载、VB 2电极、KOH 溶液回到复合碳电极【答案】B【分析】根据图示的电池结构，左侧VB 2发生失电子的反应生成3-4VO 和-4B(OH)，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH -，反应的电极方程式为O 2+4e -+2H 2O=4OH -，电池的总反应方程式为4VB 2+11O 2+20OH -+6H 2O=8-4B(OH)+43-4VO ，据此分析。
铅酸电池的正负极材料
铅酸电池的正负极材料
一、引言
铅酸电池是一种常见的蓄电池，被广泛应用于汽车、UPS、太阳能等领域。
铅酸电池的正负极材料是影响其性能和寿命的重要因素之一。
本文将对铅酸电池的正负极材料进行详细介绍。
二、铅酸电池的结构
铅酸电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。
其中，正极和负极是最重要的组成部分。
三、铅酸电池的正极材料
1. 活性物质
铅酸电池的正极活性物质通常是过氧化铅(PbO2)。
过氧化铅具有良好的导电性和催化性能，可以促进反应速率，提高电池输出功率。
2. 导电剂
为了提高过氧化铅的导电性能，通常会添加一些导电剂，如碳黑和金属粉末等。
3. 粘结剂
粘结剂用于将活性物质和导电剂固定在集流体表面。
常用的粘结剂包括聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。
四、铅酸电池的负极材料
1. 活性物质
铅酸电池的负极活性物质通常是纯铅(Pb)或铅合金。
纯铅具有良好的化学稳定性和导电性能，但其比容量较低。
为了提高比容量，通常会添加一些合金元素，如锡、钙、锑等。
2. 集流体
铅酸电池的负极集流体通常是铜或镍。
集流体是将活性物质和导电剂固定在一起的重要组成部分，对于提高电池输出功率和循环寿命具有重要作用。
五、结论
铅酸电池的正负极材料是影响其性能和寿命的重要因素之一。
在设计和制造铅酸电池时，需要选择合适的正负极材料，并进行优化设计，以提高其输出功率和循环寿命。
铅酸蓄电池原材料分析
目录一.极板分析1.氧化铅2.硫酸铅3.金属铅4.二氧化铅5.生极板金属铅二.合金分析1.钙含量2.铅含量3.锑含量4.铝含量5.锡含量6.铁含量7.铜含量三.铁分析四.铅粉分析1.氧化铅2.吸酸量3.吸水量五.硫酸分析1.硫酸含量2.铁含量3.氯含量4.还原高锰酸钾六.稀硫酸（电解液）分析1.硫酸含量2.铁含量3.氯含量4.锰含量5.还原高锰酸钾物质6.灼烧残渣7.铜含量七.隔板分析1.氯含量2.铁含量3.PH值的测定4.还原高锰酸钾物质5.水份含量6.锰含量八.腐植酸分析1.铁含量2.水份3.细度九.硫酸钡分析1.铁含量2.水份3.细度十.水质化验1.铁含量2.蒸馏水极板分析1. 氧化铅分析（适用于负极板）原理：试样中氧化铅易溶于醋酸，Pb 2+在PH5~6以六次甲基四胺做缓冲剂，二甲酚橙做指示剂，EDTA 络合滴定。
1.1. 试剂1.1.1. 醋酸：（5%量取5ml 冰醋酸与水混合）1.1.2. 醋酸钠：20%称量醋酸钠20g 溶于是100mlH 2O 中加冰乙酸1ml （此时PH 为5~6）1.1.3. 六次甲基四胺：20%称取六次甲基四胺20g 溶于100mlH 2O 中 1.1.4. 二甲酚橙指示剂：0.5%水溶液加2d 1+1氨水。
1.1.5. EDTA ：0.05M 乙二胺四乙酸二钠盐标准液。
a.配制：称取EDTA 18.6g(0.05M)于1000ml 预先盛有500ml 含有NaOH(0.05M)加热60~80℃水的烧杯中，搅拌溶解冷却至室温，以脱脂棉过滤到1000ml 容量瓶中，以水稀释至刻度。
备标。
b.标定：纯铅(99.99%)0.3g(0.05M)于250ml 三角杯中，加1:2HNO 310ml,低温加热溶解后，蒸发出去大量酸，水洗杯壁，加热赶尽氮的氧化物，取下稍冷加水至10ml 以1:1(醋酸)氨水调整氢氧化铅沉淀产生，但又能溶解为止，加5ml 20%(PH5.5的醋酸钠缓冲液，20%六次甲基四胺3ml ，二甲酚橙做指示剂2d ，以EDTA 标准滴定至溶液由红变为亮黄色。
三盐基硫酸铅结构式
三盐基硫酸铅结构式引言化学中的结构式是描述化合物的分子结构的图形表示法。
本文将讨论三盐基硫酸铅的结构式，探讨其化学性质、制备方法和应用领域等方面的内容。
什么是三盐基硫酸铅？三盐基硫酸铅，化学式为Pb(SO4)3，是一种含铅的硫酸盐类化合物。
它由一个铅离子和三个硫酸根离子组成。
结构式与化学性质三盐基硫酸铅的结构式可以表示为：O O O|| || ||--Pb--S--O--| |O O根据结构式可以看出，铅离子与三个硫酸根离子形成配位结合，其中硫酸根离子通过氧原子与铅离子配位。
这种化学键的形成使得三盐基硫酸铅具有独特的化学性质。
三盐基硫酸铅的化学性质如下： 1. 稳定性：三盐基硫酸铅在常温下相对稳定，不易受到空气和水的影响。
2. 溶解性：三盐基硫酸铅在水中不溶，但可以在浓硫酸中部分溶解，生成溶液。
3. 酸性：溶解在浓硫酸中的三盐基硫酸铅可与其他碱性物质反应，产生强酸性的特点。
制备方法三盐基硫酸铅的制备方法主要有以下几种： 1. 直接合成法：将铅粉与浓硫酸反应，生成三盐基硫酸铅。
反应过程中需要控制温度和反应时间，以获得高纯度的产物。
2. 水合物热分解法：将水合三盐基硫酸铅在高温条件下进行热分解，生成无水三盐基硫酸铅。
3. 氧化法：将铅与氧化剂反应，生成三盐基硫酸铅。
反应过程中需要控制反应条件，以避免产生杂质。
应用领域三盐基硫酸铅在化工领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面： 1. 电池制造：三盐基硫酸铅可用作铅酸电池的正极材料，具有良好的导电性和稳定性，提高了电池的性能。
2. 防腐蚀涂料：三盐基硫酸铅具有优异的防腐蚀性能，可用于制造防腐蚀涂料，保护金属材料不受腐蚀。
3. 催化剂：三盐基硫酸铅可作为催化剂用于有机合成反应中，加速反应速度，提高产物收率。
4. 材料科学：三盐基硫酸铅可以用作材料的制备和改性，例如制备新型陶瓷材料、改善材料的机械性能等。
结论综上所述，三盐基硫酸铅是一种重要的硫酸盐类化合物，具有独特的结构和化学性质。
四碱式硫酸铅的制备及其性能
四碱式硫酸铅的制备及其性能
四碱式硫酸铅是一种重要的配位聚合物，它具有优异的光学性能、电化学性能。
此外，它还可用作表征剂和材料技术中的各种分离、催
化及分析应用。
因此，制备四碱式硫酸铅及研究其性能是非常重要的。
四碱式硫酸铅的制备常用的方法主要有两种：湿法合成和热溶合成。
湿法合成一般是通过手工混合及经过一定温度热处理方式制备，
其缺点是制备过程受投料比例，混合次数及温度升降等因素影响较大，控制转化率困难。
而热溶合成则可以利用内衬容器作为合成的模板，
将酸、碱、水指定比重的混合物置入容器中，加入电源进行脉冲性加热，则可获得更高的转化率，制备速度也快。
四碱式硫酸铅具有优异的光学性能，可能主要来自它的荧光和荧
光发射机理，它的衍射效果也非常棒，给涡偏振滤光片以提高偏分效果。
此外，它还有优良的电化学性能，可以作为电池正极材料，正极
材料制备的电池具有较高的电容量和循环寿命，可以适用于太阳能电
池等多种电化学应用。
总之，四碱式硫酸铅的制备及其性能是十分重要的，合理的制备
方法和优异的性能为它在光学及电化学等领域的应用奠定基础。
硫酸铅密度
硫酸铅密度硫酸铅是一种常见的无机化合物，化学式为PbSO4。
它是一种白色结晶固体，具有高密度和较低的溶解度。
本文将围绕着硫酸铅的密度展开讨论，介绍硫酸铅的性质、制备方法以及其在实际应用中的重要性。
一、硫酸铅的性质硫酸铅是一种无机盐，其分子由一个铅离子和一个硫酸根离子组成。
它的化学式为PbSO4，相对分子质量为303.3 g/mol。
硫酸铅是一种白色结晶固体，无味无臭。
其密度较大，约为8.4 g/cm³。
硫酸铅的熔点较高，约为1120°C，而沸点则较高，约为2000°C。
硫酸铅在常温下几乎不溶于水，但可溶于浓硫酸和浓硝酸中。
二、硫酸铅的制备方法硫酸铅的制备方法主要有以下几种：1. 反应法：将铅与浓硫酸反应，生成硫酸铅。
Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2↑2. 沉淀法：将含铅的溶液与硫酸反应，生成硫酸铅沉淀。
Pb2+ + SO42- → PbSO4↓3. 氧化法：将铅与高浓度的硝酸反应，生成硫酸铅。
Pb + 4HNO3 → Pb(NO3)2 + 2H2O + NO2↑2Pb(NO3)2 + 2H2SO4 → 2PbSO4↓ + 4HNO3三、硫酸铅的应用由于硫酸铅具有高密度和较低的溶解度，因此在实际应用中有着重要的作用。
1. 铅酸蓄电池：硫酸铅广泛应用于铅酸蓄电池中，作为正极板的主要材料。
铅酸蓄电池是一种常见的储能设备，被广泛应用于汽车、UPS电源和太阳能储能系统等领域。
2. 防腐剂：硫酸铅具有一定的抗腐蚀性能，可以作为金属表面的防腐剂，用于保护铁制品、钢铁结构和船舶的防锈处理。
3. 化妆品：硫酸铅常被用作化妆品中的一种成分，如粉底、散粉等。
它具有良好的遮盖力和光泽度，可以调整肤色，使肌肤看起来更加光滑细腻。
4. 印刷业：硫酸铅在印刷业中用作油墨的添加剂，可以提高油墨的光泽度和附着力，使印刷品更加鲜艳、持久。
硫酸铅是一种具有高密度和较低溶解度的无机化合物。
它的制备方法多样，可以通过反应法、沉淀法和氧化法等途径得到。
铅酸电池极板的腐蚀原理
铅酸电池极板腐蚀主要是指正极板栅和负极板栅材料的物理化学变化，它们分别由铅合金制成，并且在电解液中起到支撑活性物质并导电的作用。
下面分别解释正极板腐蚀和负极板腐蚀的原理：
正极板腐蚀：
正极板主要由铅钙合金或铅锑合金制成的板栅结构支持着PbO2（二氧化铅）活性物质。
正极板栅腐蚀的主要原因包括：
1. 氧化腐蚀：在充电过程尤其是过充时，正极板栅上的铅会被电解液中的硫酸氧化生成PbSO4（硫酸铅），同时由于氧气析出反应，会使板栅表面形成氧化膜，长期作用下导致铅合金腐蚀。
2. 应力腐蚀：在反复的充放电过程中，由于PbSO4体积的变化以及PbO2与PbSO4之间的转化，会在板栅内部产生应力，从而加速板栅合金材料的破裂和腐蚀。
3. 副反应：在浮充状态下，虽然电流很小，但持续的氧化还原反应也会逐渐侵蚀板栅，特别是含钙、锑等元素的合金，在电解液中可能形成不稳定的化合物，
进一步引发腐蚀。
负极板硫酸化：
负极板通常由海绵状铅组成，它在放电时转化为PbSO4。
硫酸化的概念并不是指腐蚀，而是指在不良使用条件下（如长时间小电流放电后未及时充足电），PbSO4晶体无法完全转化为海绵状铅，从而在负极上积累，造成电极表面被硫酸铅覆盖，阻碍了正常的电化学反应，降低电池容量。
从某种意义上说，硫酸化可以看作是负极的一种“功能丧失”而非传统意义上的腐蚀。
总的来说，正极板栅腐蚀主要是由于化学氧化和结构疲劳造成的，而负极硫酸化则是活性物质不可逆地失去电化学活性的结果。
这两者都会严重影响铅酸电池的性能和寿命。
为了延长电池使用寿命，应避免过充、欠充和深度放电，定期进行维护保养，以及采用合适的充电策略。
铅酸电池循环寿命分析
铅酸电池循环寿命分析前言影响铅酸蓄电池寿命的因素是多方面的，包括电池的内在因素，如蓄电池结构、正负极板栅材料、正负极活性物质、隔板、电解液浓度等，也取决于一系的外在因素，如放电电流密度、温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。
放电度越深，使用寿命越短。
过充电也会使寿命缩短。
随着酸浓度增加，电池寿命降低。
在大容量铅酸蓄电池研究过程中我们发现铅绒短路是造成蓄电池性能下降并失效的重要原因。
此外正极板栅的腐蚀变形、正极活性物质脱落、软化、不可逆硫酸盐化、锑在活性物质上的严重积累都是影响蓄电池寿命的关键因素。
为了防止正极板栅腐蚀，研制了多元低锑合金。
这种多元合金的耐腐蚀性大幅度提高。
负极板栅采用镀铅铜拉网。
铜板栅重量与活性物质之比为1：3，蓄池的比能量得到显著提高。
而且由于铜板栅负极电性能好，充电接受能力强，提了蓄电池充放电循环寿命。
在正负极活性物质中加入添加剂，提高活性物质利用率，延长使用寿命。
为了防止铅绒短路采取了全面的防短路措施。
采用了高性能的板和一系列的新装配工艺。
铅酸蓄电池发展简介铅酸蓄电池最早由盖斯腾·普朗特于1860年制成，至今己有140多年的历史。
一百多年来，随着科学技术的发展，铅酸蓄电池的工艺、结构、生产机械化和自动化程度不断完善，性能不断提高。
由于其优良的性能价格比，直到今天铅酸蓄电池的产量和应用仍处于各种化学电源的首位”。
其应用主要包括动力、起动、应急和工作电源，使用对象包括车辆、船舶、飞机、电信系统、电脑、仪器以及其它设备、设施，尤其在汽车电池和工业蓄电池中，铅酸蓄电池占有90％以上的市场份额，具有绝对优势121。
1800年原始的Valta电堆首次出现。
1801年戈泰罗特已经观察到所谓“二次电流”，即在充电后可以得到和充电电流方向相反的电流。
德拉·早维从1836～1843年研究了Pb02在硫酸溶液中作为正极的原电池。
铅酸蓄电池的几种电极形式和主要工序的制造工艺是在1860～1910年的半个世纪中逐步确定下来的。
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硫酸铅作为铅酸电池正极活性物质材料的研究
闫智刚
1前言
虽然铅酸电池的重量与体积比能量低于镍镉、镍氢和锂离子电池，但是铅酸电池仍然凭借其优良的价格性能比，在二次电池领域中占有举足轻重的地位。
在所有水溶液的电源体系中，铅酸电池具有最高的工作电压，较好的大电流放电性能和高低温放电性能，而且它既适合浮充使用，同时也适合于循环使用，因此铅酸电池广泛地应用于备用电源、能量储备和动力电源等领域。
然而在传统的铅酸电池生产过程中，所用的纯铅及由它制成活性氧化铅粉作电极材料所引起的铅污染不仅破坏了环境，而且严重危及了生产工人的健康状况，因此目前人们正在努力寻找新的清洁安全的原材料来代替铅粉，本文主要研究硫酸铅作为正极活性物质材料的可能性，同时制成12V10Ah阀控式密封电池以检验硫酸铅作为正极活性物质材料对电池性能的影响。
采用硫酸铅作为正极活性物质材料具有如下的特点与优点：
(1)用硫酸铅作活性物质材料制备铅膏可以获得比铅粉更高的孔隙率，从而可以有更多的硫酸扩散到极板的深处，提高了活性物质的利用率。
(2)在传统的铅酸电池生产过程中，由于铅粉氧化度的差异会造成极板质量的不均匀，从而影响成组电池电压的一致性；而采用硫酸铅做电极活性物质时则不存在上述问题，从而保证了极板的均一性。
(3)采用硫酸铅做电极活性物质可以简化生产过程，缩减生产时间。
(4) 在传统的铅酸电池和膏时，要加入高浓度的硫酸，硫酸与铅粉反应将产生大量的热，这不仅需要冷却措施，而且加重了硫酸对于和膏机及涂板机的腐蚀，同时延长了和膏时间。
而采用硫酸铅作为活性物质涂膏时，可以采用较低浓度的硫酸，甚至可以不用硫酸；从而避免产生了大量的热量，减轻了硫酸对设备的腐蚀，节省了和膏时间。
(5)从能耗的角度来看，采用硫酸铅作活性物质可以节省能量。
2实验
2.1 12V10Ah密封阀控铅酸蓄电池的制备
实验所用负极板栅合金为普通的铅钙锡铝四元合金，负极铅膏的配方为普通的配方，负极板的尺寸为69×45×2.0（mm），每片负极板的涂膏量为20克。
正极板栅采用特殊的低钙高锡合金，目的在于降低板栅表面腐蚀层的阻抗以增加板栅的导电性，同时提高电池在深放电后的充电接受能力，正极板的尺寸为69×45×2.2（mm），正极铅膏采用制备的硫酸铅，电池槽的外形尺寸为151×98×100（mm），每个极群由8片正极和9片负极组成，隔板只包正极板，隔板尺寸为150×50×1.0（mm），相应的装配压力为50kPa，单格灌酸量为100ml，所用硫酸密度为1.3g/cm3，电解液中加入15g/l的硫酸钠。
2.2密封电池初期容量的测试
将完全充足电的电池放在25士2℃的水浴中静置1－2小时，然后分别以I
5
＝2.08A
和I
2
＝5A放电至电池的电压为10.5V，记录放电持续时间，开始时记录时间间隔为半小时，当放电电压小于12V时每15分钟记录一次，充放循环所用设备为美国Bitrode LCN 充放电电源，按上述方法连续进行5个充放循环。
2.3密封电池的55％DOD循环寿命
根据上海电动助力车用蓄电池标准，在25士2℃的水浴中，将完全充足电的蓄电池
以2.75I
5=5.72A的电流放电1小时，随即用恒压14.7V，0.75I
5
=1.56A充电5小时，这
样组成一次充放循环，在蓄电池的第25、50、75……次充放循环时，进行一次5小时率容量试验，当电池的容量低于70％C 5时，充放循环试验结束。
3结果与讨论
3.1容量检测结果与讨论
图1和2分别为密封电池以5小时率与2小时率电流第五次放电时的放电电压曲线：
重量比能量为37.19Wh/kg ，2小时率的放电时间为2小时24分钟，重量比能量为35.47Wh/kg 。
3.2密封电池55％DOD 循环寿命的测试结果
图3为采用硫酸铅涂膏的电池55％DOD 循环时的寿命曲线：
从上图可以看出，电池的55％DOD 循环共进行了450次。
4结论
通过对电池性能的测试表明，采用硫酸铅作为正极活性物质材料是完全可行的，而且正极板的孔隙率较高，相应的正极活性物质利用率较高，电池的5小时率与2小时率重量比能量分别达到了37.19Wh/kg 和35.47Wh/kg ，55％DOD 循环达到了450次，完全满足电动自行车对铅酸动力电池的要求。
放电电压/V 放电电压/V
放电容量/A H。