铅酸蓄电池添加剂的应用分析

作者:张叶斌 刊名:科技风 上传者:张国红

【摘要】电池是人们生活的必备物品, 一般可以根据其使用的寿命分为一次电池和二次电池, 因为一次电池的使用期短, 在实 际中并不常见, 人们也往往青睐于使用二次电池.如今市面上最常见的二次电池就是铅蓄电池.由于电池一直是环境污染的间 接危害物品之一, 所以对其添加剂的改革, 在科学界从未停止, 如何在降低其环境污染的情况下, 延长其使用寿命, 是当下电池改 革的重点.

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铅酸蓄电池是人们生活中常见的一种二次电池,其基本工作原理为负极失去电子,使正极被还原。而由于正极本身的活动性较低,一般在使用的过程中需加入适当的添加剂,以提高反应活性并同时延长其使用寿命。一般来说,添加剂不仅可以影响电池正极,同时也可以作用于负极。有效地使用添加剂可显著提高电池的使用率。一、正极铅酸蓄电池的正极一般活性较低,主要是得到电子,维持电解质的平衡。在正极加入添加剂,一般是为了提高正极反应物的活性,让其更好的完成电子的转移。以铅酸蓄电池为例,铅在负极由零价升为正二价,在这个过程中,会多余两个电子,并产生电流,到达正极,使得正极的氧化铅降为二价。在这个过程中,正极加入添加剂可以促进氧化铅的转化过程,使整个反应向着放电的方向进行。还有一部分的添加剂的作用是激发反应物活性,例如在反应物中加入多并苯等物质,就是为了让氧化铅的反应程度增大,增大其得到电子的能力,在这个过程中,增强其内部能量,让其更容易的发生碰撞[1]。很多电池之所以失活很快,而且使用周期很短,和其表面的电阻逐渐增大有很大关系,随着使用周期增加,整个电池的循环会被逐渐打破,一些本该进入循环的物质,沉积在正负极之上,增大了其电阻,又因为覆盖作用,导致其发生电子得失的能力越来越弱,系统的平衡被打破,电池的寿命也到了极限。但是通过增加添加剂,就可以有效的减缓这个过程。在权威的化学研究中发现,对铅酸蓄电池起最好的促进作用的材料是TinO2n-1,科学家通过大量的实践总结,认为这类材料本身就具有很好的传导能力,对于一些反应较慢的化学设施,可以起到催化的作用,例如在水的电离中就可以使用钛的化合物作为其反应的催化剂,来加快反应的进行,但因为这个方法需要的成本较高,在工业中的运用并是特别的广泛,工业会使用更加简单、更节约成本的方式进行化学生产。在其他科学家的探索中,将硫酸盐、铍元素作为添加剂,加入正极中,作为改善正极反映的方法,也都取得了不小的进步,都对于铅蓄电池的改革都有着极其深远的意义。二、负极负极是化学电池的核心,化学电池之所以可以产生电流,就是因为负极失去了电子,电子通过电极进行了定向移动,所以如果把提高电池的使用效率和质量作为目的,就应该把负极作为考核的重点。在负极的添加剂选择中,具体可以分为无机和有机两个大类,例如硫酸盐、碳就是无机添加剂的代表,硫酸钡是一种不溶于酸的沉淀物质,因为本身反应活性弱,基本上很少有能跟其反应的物质,所以将它放在电池负极,不会干扰到化学反应的正常进行。因为化学反应中,反应产物容易覆盖在铅的表面,造成阻塞,最终导致负极电离不出电子,利用硫酸钡就可以起到一个分散反应产物的作用,让负极反应不会过早的终止。在一般实际操作中,添加剂的作用还有增强反应物的反应速率,从而促进整个反应的高效进行[2]。使用过电池的人们都知道,在电池的使用寿命进入尾声时,电池会出现时好、时快、时慢的状况,这就是因为反应的速率在后期降低了,添加剂的作用就是延长电池的使用寿命。常见的有机添加剂有木素,它被负极吸收后,可以和电极表面的覆盖物进行反应,清除掉其影响,同时自身在电极上形成疏松多孔的膜,便于负极的反应,让负极表面不再容易积累反应废弃物,对于整个电极的反应都有着十分重要的意义和作用。三、电解质电解质是可以导电的液体或胶体,也是所有参与反应的离子所处的液态环境,近些年来胶体电解质逐渐发展,成为了铅酸蓄电池的主流电解质。电解质仍然需要添加剂,铅酸蓄电池一般会选择硫酸,因为硫酸是强酸,可以在电解质中完全电离,也不容易变成气体挥发掉,如果使用盐酸或者硝酸,用户在使用中,万一接触到了火源,很有可能会引发

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