铅酸电池电极材料

岛津原子力显微镜铅酸电池 以铅酸电池和锂离子电池为代表的二次电池，为了提高充放电特性、耐久性等性能，一般会向电解液中添加添加剂。到目前为止，已有种类繁多而且性能优异的添加剂被广泛使用到各类二次电池中。然而，迄今为止，这些添加剂如何提高电池性能的原理仍不甚明了。观察电解质中负极附近的界面状态对于阐明添加剂的贡献很重要。 铅酸电池是一种具有多种优点的二次电池，包括出色的安全性、宽工作温度范围和大电流放电。由于这些原因，它们被广泛应用于不间断电源（UPS）设备、公共设施应急电源设备以及汽车发动机启停系统的启动电池，成为社会基础设施不可或缺的一部分。然而，铅酸电池在使用过程中会发生负极的硫酸盐化，并因此导致电池性能劣化。在电解液中增加添加剂可以缓解这一问题。磺化木质素是一种具有代表性的添加剂。然而，但木质素如何促进电化学反应和硫酸化的缓解直到现在仍未阐明。 SPM-8100FM使用调频(FM)方法可以检测到比传统原子力显微镜(AFM)更小的力。因此使用SPM-8100FM高分辨率原子力显微镜和电化学溶液电池，观察稀硫酸环境下铅的固液界面状态，有助于理解添加剂的作用原理。 以上两张图显示了在初始还原反应后对垂直于铅表面的截面进行成像得到的负极(铅)固液界面处的图像。图像的上半部分是电解液，图像下半部分变暗的位置是铅表面。探针检测到力（排斥力）的部分看起来很亮。 在左图仅有稀硫酸的情况下，在铅表面上方没有观察到明显的特异变化。但在右图中，使用“稀硫酸+木质素”的情况下，可以在铅表面上方看到明显的不同亮度分层，如图中红色箭头所示区域。判断该层为木质素-铅络合物，该层的存在有助于铅表面硫酸化程度降低，从而有效抑制了硫酸铅的结晶形成。木质素-铅层的与铅表面、液体部分的不同亮度对比表明探针已经深入到该层中，同时也表明木质素-铅层以柔软的状态吸附在铅表面。这是使用原子力显微镜第一次在铅表面上看到厚度为50nm至100nm的木质素-铅层。 该实验证明了用高分辨原子力显微镜对电化学表面进行观察的可能性，有助于获得更多的电催化过程中界面处的信息，从而提高我们对反应过程的理解。因此可以期待利用SPM-8100FM进行电解质的界面成像来分析其他类型的二次电池充放电过程固液界面处的状态变化。请点击查看视频：https://mp.weixin.qq.com/s/G-1nBKLAxmwPW3FUHYbouASPM-8100FM 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

铅 酸 电 池 桥 接 检 测铅酸电池内部由数个至数十个单格组合而成，连接部位即桥接可能因安装质量 问题造成过热，严重影响产品质量，甚至于在电池产生氢气没有及时通风条件 下还会有爆炸隐患。本文介绍使用红外热像仪对铅酸电池充电时桥接部位的质 量检测的应用，保证铅酸电池的产品质量。 铅酸电池桥接处发热（本文得到蔡黎平和朱文浩的大力协助） 什么是铅酸电池的桥接？铅酸电池一般由数个或数十个单格组合而成，每个单格由若干正极板与负极板间隔重叠，正负极板间用玻璃纤维隔板隔离 ；数片正极板用铅合金焊接在一起组成正极群，数片负极板用铅合金焊接在一起组成负极群，正负极群装于铅酸电池槽内 组成单体铅酸蓄电池；单体铅酸蓄电池之间用链接条从单格之间的铅酸蓄电池槽隔板顶端以串联形式连在一起，这种链接 条即为桥接。桥接过热会造成哪些后果？ 桥接过热可能受到两方面的因素影响：一是桥接线过短，二是安装时插入过深；过热会严重影响铅酸电池的产品质量，导 致充电不良，造成退货、换货增加；甚至在电池产生氢气没有及时通风条件下还会有爆炸隐患。 桥接部位可否被直接检测到？ 桥接部位在铅酸电池内部，被外壳和盖板遮挡，无法直接检测，故通常用检测外壳的温度来发现桥接问题。 铅酸电池各单体充电 硫酸加注完成 在原先的铅酸电池质量检测中使用什么仪器？一般没有使用仪器，少部分使用红外测温仪。使用红外测温仪进行检测有什么缺点？ 红外测温仪无法对整个铅酸电池表面进行温度检测，在对于大量铅酸电池的生产线检测时，容易造成漏检。 因硫酸的腐蚀性，红外测温仪至少需要在1米外进行检测，所以显示的温度是至少大于5厘米的圆的平均温度，但铅酸电 池表面的最高温度区域范围比5厘米小，这样就无法进行准确检测，同样会造成漏检。 如何使用红外热像仪检测铅酸电池？ 热像仪在铅酸电池生产时可以检测外壳的发热情况，当外壳最高温度在60℃以上，说明内部的桥接处有严重过热，这时 铅酸电池可能会因为内部高温产生充电或放电故障，甚至引发爆炸事故。 铅酸电池外壳最高温度57.7℃，已接近温度报警限制使用红外热像仪检测铅酸电池桥接不良的注意事项 1 现场电池数量较多，注意不同距离的电池需要分别准确调焦； 2 铅酸电池表面有腐蚀性，检测时注意安全。 行业应用 各大、中型铅酸电池生产厂商。

标准不一的整治，使得一些三无企业可能继续逍遥法外，或者转入地下生产。 　　从上海浦东“康桥血铅”事件，到今年5月爆发的浙江“德清血铅”事件，包括2010年江苏大丰、四川隆昌、湖南嘉禾、甘肃瓜州、湖北崇阳、安徽怀宁等地的9起“血铅”事件……用铅量占八成的铅酸蓄电池行业，一度站在风口浪尖。今年5月始，一场史无前例的涉铅企业大整肃，席卷中国。 　　全国2000余家铅酸蓄电池企业80%被勒令关停。 　　大力度的整肃，不是短暂的突击，而是寄托了管理层形成长效机制的期望。而被外界视为“污染妖魔”的铅酸蓄电池行业，也希望业界为其正名，还其“行业砥柱”的本色。 　　环保“台风” 　　2011年10月31日，“2011国际新能源应用及电池展览会”在北京拉开序幕。 　　会上，中国电池工业协会副秘书长曹国庆说，频现的“血铅”事件，今年终于引来政策与管理层面的重拳出击。 　　铅酸蓄电池的铅污染主要集中于生产和回收环节。金属铅熔点低、高温下易挥发，在铅熔化制备合金、铸造工序中极易造成污染。这一行业的环保合格率仅为12.4%。 　　今年5月启动的整肃，几乎将环保不达标的铅酸蓄电池企业一网打尽，仅有13%的企业可维持正常生产。 　　处于风暴中心的，无疑是动力电池制造大省浙江：328家铅酸蓄电池生产企业，53家停产，204家直接关闭。 　　浙江蓄电池协会秘书长姚令春称，该省规模以上的电池制造企业增加值，今年4月份还同比增加45%，5月份下降到9.1%，6月份则是-7.6%。 　　铅酸蓄电池，主要应用于内燃机打火和电动自行车动力，市场份额分别为100%和98% 2010年，中国汽车和电动自行车的销量分别是1800万和3000万辆。在大力度的整肃下，铅酸蓄电池出现严重供应不足，今年5~6月缺口达40%，价格上升了20%~30%。 　　一些业界名牌也未能幸免。“中国动力电池第一股”的浙江天能动力(00819.HK)，其旗下安徽、江苏和浙江三处工厂被环保部要求停产，占其总产能的54% 但其很快整改达标，后陆续复产。 　　同在香港上市的另一电池巨头浙江超威动力(00951.HK)，因厂房周围500米内有上百户居民，也被叫停。 　　“500米的防护距离要求是个红线。浙江被关停的铅酸蓄电池企业，80%都是因未达到500米的防护距离。像超威动力、振龙电源、天能动力这样的大型企业，无论生产工艺还是污染排放都已达标。” 姚令春说。 　　苏州大学化学电源研究所王金良教授介绍，500米防护距离是1989年制定的。制定方法很简单，“就是相关部门选几个有代表性的企业，在不同距离测量其污染排放浓度，当达到基本无害程度时，确定此为卫生防护距离，当时这个距离平均大约就是500米”。 　　《财经国家周刊》记者获悉，《铅酸蓄电池行业准入条件》将于年内发布。除了这500米红线，还规定“低于50万KVAh的企业将不允许再立项，低于20万KVAH企业不再允许继续生产”。 　　如此，国内2000多家铅酸企业将留下不足300家。而历史上，想进入铅酸蓄电池行业，只需产品通过沈阳蓄电池研究所检测即可，门槛低得惊人。即便后来有了环评要求，一些地方也未严格执行。比如浙江台州的“速起”和德清的“海久”两家公司，虽然都做过环评并通过了审批，但直至“血铅”事件爆发后，调查组才发现，两家企业均存在未按要求设置卫生防护距离问题。 　　在这两起“血铅”事件中，除了企业主全部被刑拘外，有多名地方官员被停职、撤职。《财经国家周刊》记者还了解到，“海久”是德清县“标兵企业”，当地官员此前正在力推其上市IPO。 　　此前追责已逐步升级。环保部今年5月下发的《关于加强铅酸蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》中明确要求，“建立重金属污染责任终身追究制”。 　　同时，《重金属污染综合防治“十二五”规划》成为第一个获批的“十二五”国家规划，足见高层对重金属污染防治的关注。 　　大浪淘沙 　　“企业原先规划和建设时符合500米的防护要求。但后来许多村民纷纷在防护区附近建房子，有的村民干脆把小卖部盖在了厂区门口。企业除了劝阻，别无他法。结果整顿一来，企业不是搬迁就得转产。” 超威动力总裁办主任刘建铭对《财经国家周刊》说。 　　中国电池工业协会副理事长王敬忠称，此次政府是真正祭出了铁腕政策、采用了休克疗法，鱼目混珠的铅污染企业受到了惩罚，但一刀切也让整个行业付出了惨痛代价。 　　天能动力董事局主席张天任告诉《财经国家周刊》记者，正规大企业并不惧怕整肃。早在“十一五”期间，天能动力就已投入2亿多元用于环保设备改造和工艺革新，早将铅污染的防治重心从生产环节延伸到了再生铅环节。目前，分三期建设、共投资了18亿元的天能动力循环经济产业园区，每年可回收15万吨废旧蓄电池，循环利用10万吨再生铅，形成年产600万KVAh的动力能源及风能、太阳能用储能电池产业基地。 　　纵览近期的券商报告，各分析师普遍认为，门槛提高让铅酸蓄电池行业迎来大洗牌，其带来的产品价格持续提升，对行业巨头的业绩是一个正面影响，纷纷看多风帆股份(600482.SH)、骆驼股份(601311.SH)、圣阳股份(002580.SZ)和南都电源(300068.SZ)等股票。 　　刘建铭告诉《财经国家周刊》记者，“超威的铅电极生产、涂布已基本实现无人化 自行车动力电池和汽车启动电池的电池极化已全部采用内化成技术 铅电池生产工艺已避免了铅尘和酸雾的无组织排放 大型生产线上，你再也看不到支口大锅炼铅板，一排排工人忙着安装焊接电池的景象”。 　　张天任认为，一部分人“谈铅色变”，是不了解铅酸蓄电池的生产工艺现状，“从2000~2010年，国内铅酸蓄电池年产量增长了10倍，产能接近1.5亿KVAh。中国铅酸蓄电池产业10年时间，就走完了欧美将近60年的产业发展历程，其生产状态早已发生了翻天覆地的变化”。 　　“一粒老鼠屎坏了一锅粥。”王金良教授告诉《财经国家周刊》记者，一些不具备清洁生产条件和缺乏社会责任感的企业，直接造成了大量铅污染事件的发生。 　　“对于大型上市企业而言，早就回头是岸了。”刘建铭说，“超威的环保固定资产投入已达到年投资额的25%，并且早在外省按照500米的防护距离集中建设了新的生产基地。” 　　但是，短板决定容水量——正是诸多还处在原始手工作坊状态的小企业，使这个行业被整体抹黑，尽管业内诸多大型上市企业已能和美国同行比肩。 “二八定律”，同样适用于中国铅酸蓄电池行业：20%的大企业，生产了行业80%的产量 而80%的小企业，生产了行业20%的产量。 　　那种使用简单熔炉就能从事铅酸蓄电池生产的作坊，投资最多数十万，且多处于难以监管的乡村，根本谈不上环保投资和监管。 　　“大量小企业靠省略环境成本、肆意压价生存，形成了劣币驱逐良币现象。”王敬忠认为，“铅酸蓄电池生产工艺简单成熟、进入门槛较低，引得一批没有实力、资质的小企业纷纷上马，留给社会一个‘坏孩子’印象。” 而此次将要出台的新厂不低于50万KVAh、旧厂改造不低于20万KVAh的门槛，意味着企业年产值至少超亿。有了规模，才可能保证环保有足够的投入。 　　巨头时代 　　中国铅酸蓄电池行业，即将进入“巨头”时代。采访发现，一些业内人士和准巨头们，却对未来的洗牌有些担忧。 　　“进入10月份，市场供应竟然迅速得到了补充。目前铅动力电池居然供过于求，价格回落到了原先水平。”姚令春反问，“占全国铅动力电池产量45%的浙江还没有恢复生产，为什么市场货源能够如此神速地得到补充?” 　　“作为此次整顿风暴的中心，浙江严格实施了关停，而其他省份和一些三无企业仍在拼命生产。”姚令春说。 　　天能动力张天任亦分析，此次整顿最为严厉的是浙江、广东、江苏三省，广东180多家企业几乎全部关停，江苏近500家企业停产产能60%，而有一些省份的停产产能约占1/3。 　　“标准不一的整治，一些三无企业可能继续逍遥法外，或者转入地下生产。”张天任说，“市场上还充斥着各种各样的价格便宜、质量低劣的三无电池。” 中国消费者对电池价格非常敏感，尤其是保有量高达亿辆以上的电动自行车主。姚令春说，“如果个别企业试图把环保、回收、科研成本在价格上有所体现，其市场竞争力将大大削弱”。 　　分析人士指出，近期爆发的血铅事件其均属于人为因素造成，或者企业违法肆意排污，或者少数官员疏于监管甚至为违法者提供保护。 　　“此次关停，一些小企业有可能在联合重组旗号下，依然搞以前的分散生产——如果地方政府想保护这些企业，那就变化不大。”一位参加“2011国际新能源应用及电池展览会”的厂商如是说。 　　一些业内人士更担心的是“铅酸蓄电池已被严重妖魔化”。 　　比如说“500米”问题，天能动力张天任对《财经国家周刊》记者表示，“如果企业环保措施达标，100米也没有问题 如果企业环保工作做得不好，别说500米，1公里也没用。” 　　2008年相关部门曾试图修改此规定，但因铅酸蓄电池行业的卫生防护距离标准只是总标准体系中的一个分标准，对其的修改涉及到整个体系变动，牵扯行业诸多，修改方案不了了之。“此次环保整顿，500米成了硬指标”。 　　据环保部知情人士透露，目前该部正着手对铅酸蓄电池行业卫生防护距离进行修改，但尚无明确时间表。 　　王金良教授称，从全球范围看，发明于1859年的铅酸电池，一直是动力电池和蓄能电池的主流，产量用量十分巨大，近几十年来一直鲜闻“血铅”事件和污染情况发生。比如美国，其铅酸蓄电池的用铅量要占其整个国家用铅量的95%以上，但是铅酸蓄电池制造厂排放的铅占不到1.5%。 　　在“十二五”国家新能源战略规划中，几乎所有绿色清洁能源和IT行业背后，都需要铅酸蓄电池的支撑：每3兆瓦的光伏发电装机，就需要近3亿元的铅酸蓄电池作储能配套 每100兆瓦的风力发电装机，也需要约1亿元的铅酸蓄电池储能 通讯IT行业终端设备尽管广泛采用了锂电池，但其基站、服务器所需备用电源依然是铅酸…… 有业内人士指出，未来20年里，铅酸蓄电池都难以被其他电池取代。譬如在汽车发动机打火领域，要求蓄电池能短时间内释放大电流，适应环境、温度多变等情形 而铅酸蓄电池恰恰能满足这样的要求，而且安全稳定、性价比高。 　　王金良教授认为，在未来3~5年内，锂电池在电动牵引电池的市场占有率不会超过4% 未来20~30年内，铅酸蓄电池在电动交通工具上的使用依然无法替代。