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铅酸电池发明至今已有一百五十多年的历史了,因为其价廉物美,深受各方喜欢,铅酸电池已在化学电源中总产值中占有50%以上的份额。铅酸电池的广泛使用产生了大量的废旧电池,其回收再利用越来越得到科学界和工业界的重视,因此开发低能耗、低物耗、高效率的新回收工艺势在必行。与已有的冶金工艺不同,本论文研究了一种新的从回收的正、负极板直接制备铅酸电池正、负极活性物质氧化铅的工艺,省去了能耗高、环境污染严重的冶铅工艺和由高纯铅制备电极活性物质铅粉的氧化过程,目的是使铅酸电池的回收过程成本更低、污染风险更低。主要工作如下:
首先,基于工业化学分析中红丹、黄丹的分析方法,建立了铅和氧化铅的联合滴定、二氧化铅和硫酸铅的联合滴定等方法,并对工厂铅粉和废旧正极材料进行了化学分析,为以后实验的开展提供了技术支持。
其次,探讨了废旧正极材料中的主要成分二氧化铅和硫酸铅的有关反应,并在此基础上研究了废旧正极材料的处理方法。经大量实验最后确定的正极粉处理方法为:首先,用碳酸铵把废旧正极材料中的硫酸铅完全转化为碳酸铅,其副产物硫酸铵可以用作化肥;其次,脱硫处理得到的产物经碳控制还原可以得到主要含有α-氧化铅、p-氧化铅和四氧化三铅的材料。
第三,研究了由废旧铅酸电池正极片制备的氧化铅的电化学性能。在如下充放电机制下:前10次恒流充电到2.45V,再恒压充电到电流减小到20mA/g,之后以第10次放电量的150%进行恒流60mA/g进行充放电,实验发现,工厂铅粉的最佳放电比容量为95mAh/g,而使用如上处理方法处理的废旧正极材料得到的氧化铅的初始容量能达到125mAh/g,最高容量为133mAh/g:其放电稳定性很好,在20个循环之后容量仍能达到初始容量的90%以上。