Физико-химические процессы при изготовлении электродных пла­стин

Электродный материал, готовится из высокоокисленного свинцового порошка в виде оксида свинца - PbO (70 - 80%) преимущественно с тетраго­нальной структурой (α-PbO) и небольшим количеством орторомбической (β- PbO), иногда с введением свинцового сурика - Pb3O4.

В процессе дозревания рост кристаллов сульфатов свинца (однооснов­ного сульфата свинца - PbO-PbSO₄ (1BS); трехосновного - 3PbO∙PbSO₄∙H₂O (3BS) и/или четырехосновного - 4PbO-PbSO4 (4BS)), образующих каркасную структуру электродного материала [21] описывается уравнением Гиббса- Фрейндлиха-ОствальдаЗдесь С0 - концентрация насы­

щенного раствора вещества, или его растворимость,концентрация веще­ства в растворе, равновесном с кристаллами размером r, V_m- молярный объем конденсированной фазы. В этом уравнении оказывается учтенной неравновес- ность процесса кристаллизации, которая обусловливает формообразование кристаллов с разными размерами. Однако доминирующими в каркасной структуре электродного материала будут большие кристаллы, в том числе, за счет процесса рекристаллизации из малых кристаллов, что негативно влияет на параметры СКЭ. В этой связи, альтернативные решения могут быть полу­чены методами их наноструктурирования путем внесения специальных акти­ваторов. Самый общий анализ микроструктурирования электродной массы и роли состава сплава PbSnCa материала контактной решетки токоотвода в про-

цессе дозревания и формирования положительного и отрицательного элек­тродных материалов и их влияние на выходные параметры свинцово-кислот­ногоаккумулятора выполнен в работе [25].

Перед заключительной стадией - формированием, собранные в СКЭ электродные пластины пропитываются раствором серной кислоты. При этом может формироваться одноосновный сульфат свинца PbO-PbSO₄ (1BS). Одно­основный сульфат свинца образуется в начале пропитки, а трехосновный спу­стя 1-2 часа, при этом, чем выше концентрация серной кислоты, тем большее количество PbSO4 образуется в электродном материале.

Формирование активной массы осуществляется подачей тока заданной величины, инициирующего электрохимические реакции, приводящие к обра­зованию активной массы: PbO2 в положительном, и губчатого свинца в отри­цательном электродах, согласно рис. 1.2 Как отмечено в [27], в процессе фор­мирования электрода структуры 1BS превращаются в β-PbO2, без образования α-PbO₂. Возникающая положительная активная масса, обладая высокоразви­той поверхностью, при циклировании быстро разрушается за счет оплывания. Это обстоятельство предопределяет требования к параметрам и режимам, как это показано в [21, 22, 28, 29].

Для получения заданной ЭДС соединяют отдельные СКЭ в батарею, ко­торая представляет собой свинцово-кислотную аккумуляторную батарею.

1.3