CN112290033B - 一种板栅表面积测定方法 - Google Patents

一种板栅表面积测定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112290033B
CN112290033B CN202011022780.1A CN202011022780A CN112290033B CN 112290033 B CN112290033 B CN 112290033B CN 202011022780 A CN202011022780 A CN 202011022780A CN 112290033 B CN112290033 B CN 112290033B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
electrode
surface area
planar standard
cyclic voltammetry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011022780.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112290033A (zh
Inventor
姚秋实
刘玉
张天任
李进兴
高银
张开红
许宝云
邓成智
李雪辉
王娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianneng Battery Group Co Ltd
Original Assignee
Tianneng Battery Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianneng Battery Group Co Ltd filed Critical Tianneng Battery Group Co Ltd
Priority to CN202011022780.1A priority Critical patent/CN112290033B/zh
Publication of CN112290033A publication Critical patent/CN112290033A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112290033B publication Critical patent/CN112290033B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/73—Grids for lead-acid accumulators, e.g. frame plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/82—Multi-step processes for manufacturing carriers for lead-acid accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种板栅表面积测定方法，包括：(1)将平面标准铅合金样件制作成平面标准电极并进行处理；(2)测量平面标准电极的表面积S0；(3)将平面标准电极作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，硫酸溶液为电解液，组成三电极体；极化后更换硫酸溶液，做循环伏安测试，得到循环伏安曲线；(4)取相对稳定的曲线积分求平面标准电极的总电量Q0，再计算单位面积电量q0；(5)对待测板栅进行处理；(6)将待测板栅作为工作电极，重复步骤(3)的操作，形成待测板栅的循环伏安曲线；取相对稳定的曲线积分求板栅的总电量Qx，再计算板栅表面积Sx。利用本发明，可以方便、准确的测得表面凹凸不平的板栅表面积。

Description

一种板栅表面积测定方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池制造领域，尤其是涉及一种板栅表面积测定方法。
背景技术
板栅是铅酸蓄电池活性物质重要载体和导电网络。板栅表面积的大小决定了与活性物质连接位点的多少，对电池充放电性能有着至关重要的作用。板栅类型多种多样，有浇铸板栅、冲网板栅、拉网板栅、连续浇铸板栅等。
为了增加板栅与活性物质的接触面积，一般板栅表面都经过糙化处理，表面是凹凸不平。
如公开号为CN108023094A的中国专利文献公开了一种高功率类铅酸蓄电池板栅坯料表面处理方法，该方法按下列工序实施：首先作铅锡铝合金带表面粗糙化处理，接着进行热处理，另按质量比配制氧化锡锑粉体与聚二乙醇溶液的混合溶液，从烘房中取出已加热的铅锡铝合金带投放到上述混合溶液中浸镀，捞出表面已镀氧化锡锑的铅锡铝合金带，烘干后待自然冷却，该材料直接用于制备冲网板栅或拉网板栅。
公开号为CN102513443A的中国专利文献公开了一种蓄电池冲孔板栅处理方法，该方法对所述的冲孔板栅进行粗糙化处理，所述的粗糙化处理包括：采用表面进行了粗糙化处理的辊压轴对光滑铅带进行辊花处理，然后使用冲床对经过粗糙化处理的铅带进行冲孔成型；或先对铅带进行冲孔处理，然后再对冲孔板栅进行粗糙化处理；或使用表面进行了粗糙化处理的冲压模具直接对光滑的铅带进行冲孔成型。
然而，板栅表面积不等同于几何表面积，因此，板栅表面积不能通过测量几何尺寸算出表面积。测量出板栅表面积，对电池选用何种板栅和电池容量、内阻等具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种板栅表面积测定方法，可以方便、准确的测得表面凹凸不平的板栅表面积。
本发明的技术方案如下：
一种板栅表面积测定方法，包括以下步骤：
(1)将平面标准铅合金样件制作成平面标准电极，抛光操作后除去表面氧化层，再用纯水淋洗干净后真空干燥；
(2)测量平面标准电极的几何尺寸，得到平面标准电极的表面积S0；
(3)将平面标准电极作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，硫酸溶液为电解液，组成三电极体；
在固定的室温下，平面标准电极在0.0V进行极化，极化后更换硫酸溶液，设置电位窗口-0.4V～0.4V做循环伏安测试，循环扫描2次以上，得到平面标准电极的循环伏安曲线图；
(4)根据平面标准电极的循环伏安曲线图，取其中一次相对稳定的曲线积分求平面标准电极的总电量Q0，再根据公式q0＝Q0/S0，计算平面标准电极的单位面积电量q0；
(5)对于待测板栅，除去表面氧化层，再用纯水淋洗干净后真空干燥；
(6)将待测板栅作为工作电极，重复步骤(3)的操作，形成待测板栅的循环伏安曲线；取其中一次相对稳定的曲线积分求板栅的总电量Qx，再根据公式Sx＝Qx/q0，计算板栅表面积Sx。
本发明的方法，首先对已知表面积铅合金样件进行循环伏安测试，根据曲线积分得出总电量，求得单位面积电量；然后，对未知表面积板栅进行循环伏安测试，根据曲线积分得出总电量，总电量除以单位面积电量即得板栅表面积。
步骤(1)中，所述的抛光操作依次包括：抛光机粗磨、细磨以及电化学抛光。
除去表面氧化层的具体方法为：放在乙酸和乙酸铵溶液中超声5-10min。
步骤(3)中，选取硫酸溶液为实验室常用硫酸溶液，该密度溶液具有相对较低的电阻，且具有相对较高的离子浓度。所述硫酸溶液的密度可以为1.20-1.30g/ml。
在0V极化是在合金表面形成一层硫酸铅晶体，避免后续在循环伏安测试过程中，铅继续与硫酸反应对测试结果产生影响。所述极化的时间为10min。
电位窗口设置-0.4-0.4V是为了避免表面生产的硫酸铅在较高电位(例如0.9V)下氧化或在较低电位(例如-0.9V)下被还原。
进一步地，步骤(3)中，做循环伏安测试时，扫速为5-20mv/s。
优选地，步骤(3)中，纯铅电极的表面积是平面标准电极的2倍以上。
同样的，步骤(6)中，重复步骤(3)的操作时，纯铅电极的表面积是待测板栅的2倍以上。
纯铅电极是作为辅助电极，辅助电极面积大于待测电极是为了减少辅助电极的极化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的方法，使得原本表面凹凸不平难以测量的板栅表面积得以测定，为比较浇铸、冲网、拉网和连铸板栅的表面积参数提供了参考依据，板栅表面积的测定，为板栅选型提供一种量化参数。
附图说明
图1为本发明一种板栅表面积测定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中标准样件的循环伏安曲线；
图3为本发明实施例中待测板栅的循环伏安曲线；
图4为本发明实施例中两种待测电池的循环寿命测试图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种板栅表面积测定方法，包括以下步骤：
S01，平面标准合金样件处理。
平面标准铅合金样件制作成平面电极，经抛光机粗磨、细磨、电化学抛光至镜面。放在乙酸和乙酸铵溶液中超声5-10min，除去表面氧化层，纯水淋洗干净，真空干燥。
S02，平面标准合金样件面积计算
测量平面标准合金样件几何尺寸，根据几何尺寸测合金样件表面积S0。
S03，平面标准合金样件电化学处理
平面标准合金样件作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，1.28g/ml硫酸溶液为电解液，组成三电极体系，中其中纯铅电极表面积是平面标准合金样件面积的2倍以上。
在25℃下，平面标准合金样件在0.0V极化10min，更换1.28g/ml硫酸溶液，设置电位窗口-0.4V～0.4V做循环伏安测试，扫速5-20mv/s，循环扫描2次以上，形成相对稳定的伏安曲线。
在0V极化是在合金表面形成一层硫酸铅晶体，避免后续在循环伏安测试过程中，铅继续与硫酸反应对测试结果产生影响。电位窗口设置-0.4-0.4V是为了避免表面生产的硫酸铅在较高电位(例如0.9V)下氧化或在较低电位(例如-0.9V)下被还原。本发明选取硫酸溶液为实验室常用硫酸溶液，该密度溶液具有相对较低的电阻，且具有相对较高的离子浓度。硫酸溶液可以选取密度在1.20-1.30g/ml。循环伏安扫速选常规的扫速5-20mv/s。
S04，平面标准合金样件单位面积电量计算
根据循环伏安曲线图，取第N次相对稳定的曲线积分求平面标准合金样件总电量Q0，再计算平面标准合金样件单位面积电量q0，q0＝样件总电量Q0/样件面积S0。
S05，待测板栅处理
未知表面积板栅放在乙酸和乙酸铵溶液中超声5-10min，除去表面氧化层，纯水淋洗干净，真空干燥。
S06，待测板栅电化学处理
未知表面积的待测板栅作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，1.28g/ml硫酸溶液为电解液，组成三电极体系，中其中纯铅电极表面积是未知表面积板栅面积的2倍以上。
在25℃下，未知表面积的待测板栅在0.0V极化10min，更换1.28g/ml硫酸溶液，设置电位窗口-0.4V～0.4V做循环伏安测试，扫速5-20mv/s，扫速选择应与标准样件扫速相同，循环扫描2次以上，形成相对稳定的伏安曲线。
S07，待测板栅表面积计算
根据循环伏安曲线图，取第N次相对稳定的曲线积分求板栅总电量Qx，再计算板栅表面积Sx，Sx＝板栅总电量Qx/单位面积电量q0。
实施例1
平面标准铅合金样件制作成平面电极，经抛光机粗磨、细磨、电化学抛光至镜面。放在乙酸和乙酸铵溶液中超声5-10min，除去表面氧化层，纯水淋洗干净，真空干燥。
测量平面标准合金样件几何尺寸，根据几何尺寸测合金样件表面积S0＝2.06cm2。
平面标准合金样件作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，1.28g/ml硫酸溶液为电解液，组成三电极体系。其中，纯铅电极表面积是平面标准合金样件面积的2倍以上。
在25℃下，平面标准合金样件在0.0V极化10min，更换1.28g/ml硫酸溶液，设置电位窗口-0.4V～0.4V做循环伏安测试，扫速20mv/s。
选择第6次扫描的循环伏安曲线图，如图2所示，根据循环伏安曲线图，积分求平面标准合金样件总电量Q0＝1.13×10-5C，再计算平面标准合金样件单位面积电量q0，q0＝0.548×10-5C/cm2。
选取未知表面积的待测板栅放在乙酸和乙酸铵溶液中超声5-10min，除去表面氧化层，纯水淋洗干净，真空干燥。
以待测板栅作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，1.28g/ml硫酸溶液为电解液，组成三电极体系，其中纯铅电极表面积是待测板栅面积的2倍以上。
在25℃下，未知表面积板栅在0V极化10min，更换1.28g/ml硫酸溶液，设置电位窗口-0.4V～0.4V做循环伏安测试，扫速20mv/s。
选择待测板栅第6次扫描的循环伏安曲线图，如图3所示。根据循环伏安曲线图，积分求板栅总电量Qx＝45.80×10-5C，再计算板栅表面积Sx，Sx＝83.58cm2。
为验证本发明方法测量的准确性，采用本发明的方法对两种正极板栅按上述方法进行测试，根据测试结果计算表面积平均为80cm2和84cm2，填涂相同重量的铅膏，其它参数均相同，制成12V20Ah电池，测试100％DoD循环寿命如图4所示。表面积S＝84cm2板栅制成的电池循环寿命超过350次，比表面积S＝80cm2板栅制成的电池循环更稳定，寿命更长。证实了本发明方法测量板栅表面积的准确性。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种板栅表面积测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将平面标准铅合金样件制作成平面标准电极，抛光操作后除去表面氧化层，再用纯水淋洗干净后真空干燥；
(2)测量平面标准电极的几何尺寸，得到平面标准电极的表面积S0；
(3)将平面标准电极作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，纯铅电极作为辅助电极，硫酸溶液为电解液，组成三电极体；
在固定的室温下，平面标准电极在0.0V进行极化，极化后更换硫酸溶液，设置电位窗口-0.4V～0.4V做循环伏安测试，循环扫描2次以上，得到平面标准电极的循环伏安曲线图；
(4)根据平面标准电极的循环伏安曲线图，取其中一次相对稳定的曲线积分求平面标准电极的总电量Q0，再根据公式q0＝Q0/S0，计算平面标准电极的单位面积电量q0；
(5)对于待测板栅，除去表面氧化层，再用纯水淋洗干净后真空干燥；
(6)将待测板栅作为工作电极，重复步骤(3)的操作，形成待测板栅的循环伏安曲线；取其中一次相对稳定的曲线积分求板栅的总电量Qx，再根据公式Sx＝Qx/q0，计算板栅表面积Sx。
2.根据权利要求1所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的抛光操作依次包括：抛光机粗磨、细磨以及电化学抛光。
3.根据权利要求1所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(1)中，除去表面氧化层的具体方法为：放在乙酸和乙酸铵溶液中超声5-10min。
4.根据权利要求1所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(3)中，所述硫酸溶液的密度为1.20-1.30g/ml。
5.根据权利要求1所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(3)中，所述极化的时间为10min。
6.根据权利要求1所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(3)中，做循环伏安测试时，扫速为5-20mv/s。
7.根据权利要求1所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(3)中，纯铅电极的表面积是平面标准电极的2倍以上。
8.根据权利要求7所述的板栅表面积测定方法，其特征在于，步骤(6)中，重复步骤(3)的操作时，纯铅电极的表面积是待测板栅的2倍以上。
CN202011022780.1A 2020-09-25 2020-09-25 一种板栅表面积测定方法 Active CN112290033B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011022780.1A CN112290033B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 一种板栅表面积测定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011022780.1A CN112290033B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 一种板栅表面积测定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112290033A CN112290033A (zh) 2021-01-29
CN112290033B true CN112290033B (zh) 2021-09-21

Family

ID=74421305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011022780.1A Active CN112290033B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 一种板栅表面积测定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112290033B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113030224A (zh) * 2021-03-08 2021-06-25 昆明理工大学 一种铅合金电极的电化学性能测试方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011023300A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Hosokawa Micron Corp 燃料電池用電極触媒及びその製造方法
CN101710058B (zh) * 2009-11-24 2011-05-04 太原理工大学 一种测定三维多孔膜电极电活性面积的方法
CN102513443A (zh) * 2011-12-09 2012-06-27 深圳市雄韬电源科技股份有限公司 一种铅酸蓄电池冲孔板栅处理方法
TW201704535A (zh) * 2015-06-04 2017-02-01 Mitsubishi Gas Chemical Co 經粗糙化之銅表面之表面積測定方法
CN108023094A (zh) * 2017-11-20 2018-05-11 双登集团股份有限公司 高功率类铅酸蓄电池板栅坯料表面处理方法
CN208460908U (zh) * 2018-07-26 2019-02-01 中航锂电技术研究院有限公司 用于测量电池电化学活性比表面积的三电极电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN112290033A (zh) 2021-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wei et al. Approaches for measuring the surface areas of metal oxide electrocatalysts for determining their intrinsic electrocatalytic activity
CN112098858B (zh) 一种锂离子电池容量衰减的无损分析方法
CN112290033B (zh) 一种板栅表面积测定方法
CN113991198A (zh) 一种锂离子电池电解液浸润检测方法
CN105424782B (zh) 基于小极板的铅粉电化学性能检测方法及其测试系统
CN108614221B (zh) 一种锂离子电池化成工序的评价方法
CN107621453B (zh) 一种动力型铅蓄电池隔板中铅离子含量的检测方法
CN113820251A (zh) 一种锂离子电池极片电解液浸润性检测装置及方法
CN104241657A (zh) 聚苯胺电池集流体材料及采用该集流体材料的电池
US11024898B2 (en) Lithium-ion battery high temperature aging process
CN112038719A (zh) 一种锂离子电池快速充电策略的制定方法
CN105390760A (zh) 一种增强锂离子电池稳定性的化成方法
Benabdellah et al. Effects of the synthesis temperature on electrical properties of polyaniline and their electrochemical characteristics onto silver cavity microelectrode Ag/C-EM
KR101466628B1 (ko) 전기 화학적 방법에 의한 금속 이물질 분석 방법
CN105655657A (zh) 一种串连电池配组的方法
CN116207357A (zh) 三电极电芯结构、三电极电池及负极电位监测方法
CN113608134B (zh) 锂离子电池循环寿命及剩余寿命的预测方法
CN115986057A (zh) 一种降低三电极电池检测极化效应的方法
CN113567527A (zh) 一种纳米多孔金及其制备方法和电化学分析传感器
CN112430833B (zh) 一种用作三电极锂离子电池参比电极的金属镀锂方法
CN113030203B (zh) 一种PdNPs/NiNPs/GO/AgNWs/电极构建麦芽糖燃料电池的方法
CN114280482A (zh) 全电池及基于全电池的硅基材料本征循环稳定性评价方法
Romero et al. Improvement of positive plate grid corrosion resistance through two methods of boric acid addition to lead-acid battery electrolyte
CN111624136A (zh) 一种检测电池浆料稳定性和粘度的方法
CN112305052A (zh) 测量装置及测量铅蓄电池负极材料析氢特性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant