廢舊鉛酸電池電極活性物質(zhì)的資源化.pdf

1、鉛酸電池具有價(jià)格低廉、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用作汽車啟動(dòng)電源、不間斷電源、動(dòng)力電源和可再生能源的存儲(chǔ)等。鉛酸電池生產(chǎn)使用規(guī)模巨大且逐漸增長(zhǎng)，這也導(dǎo)致了大量廢舊鉛酸電池的產(chǎn)生。開(kāi)發(fā)有效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的回收廢舊鉛酸電池技術(shù)具有重要的意義。廢舊鉛酸電池正極和負(fù)極膏分開(kāi)處理并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電極材料，可以避免各自的添加劑對(duì)于另一個(gè)電極的不利影響。本文主要圍繞著廢舊鉛酸電池正極和負(fù)極鉛膏的資源化進(jìn)行研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:
　　1、

2、研究了廢舊鉛酸電池負(fù)極鉛膏轉(zhuǎn)化為α-PbO及其作為負(fù)極材料使用性能。由于廢舊負(fù)極鉛膏中含有大量的PbSO4和少量的金屬Pb，首先將純的PbSO4采用(NH4)2CO3脫硫轉(zhuǎn)化為PbCO3，再煅燒為氧化鉛。煅燒溫度為450℃時(shí)，可以得到純的α-PbO，經(jīng)過(guò)50個(gè)完全充放電循環(huán)后，制備的電極在放電電流密度為120mA·g-1時(shí)，放電容量分別為98.6mAh·g-1。之后，采用同樣的方法處理廢舊負(fù)極鉛膏，同樣可得到純的α-PbO粉末，其性能與

3、使用純的PbSO4作為原料制備的α-PbO相同，比使用工廠球磨鉛粉提高了25％，表明原料中少量的Pb存在不會(huì)影響制得的α-PbO的性能。
　　2、研究了廢舊鉛酸電池正極鉛膏轉(zhuǎn)化為氧化鉛及其作為正極材料使用性能。廢舊正極鉛膏中含PbSO4和PbO2，PbSO4被(NH4)2CO3脫硫轉(zhuǎn)化為PbCO3。PbCO3和PbO2的混合物可以在空氣中煅燒為氧化鉛。煅燒溫度為550℃時(shí)，得到樣品為α-PbO、Pb3O4和β-PbO的混合物，可以

4、直接作為鉛酸電池正極材料使用，化成后的電極中存在由大量β-PbO2和少量α-PbO2，該電極經(jīng)過(guò)50個(gè)完全充放電循環(huán)后，在放電電流密度為100mA·g-1時(shí)，放電容量為97.8mAh·g-1。
　　3、研究了室溫下使用草酸還原PbO2并結(jié)合煅燒制備鉛酸電池正極材料PbO。結(jié)果表明，還原過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生中間體H2O2;由于還原生成的PbC2O4會(huì)包覆于PbO2表面，該反應(yīng)不能進(jìn)行完全;殘留的PbO2會(huì)在煅燒過(guò)程中被PbC2O4分解生成的

5、CO還原;450℃時(shí)的煅燒產(chǎn)物為海綿狀的α-PbO和Pb3O4的混合物，可以直接作為鉛酸電池正極材料使用，化成后的電極中存在由納米PbO2晶須組成的空心海膽狀結(jié)構(gòu)，該電極經(jīng)過(guò)50個(gè)完全充放電循環(huán)后，在放電電流密度為100mA·g-1時(shí)，放電容量為115.2mAh·g-1。
　　4、首先研究PbO2經(jīng)甲酸還原—沉淀后轉(zhuǎn)化為PbSO4的過(guò)程。PbO2被甲酸溶液完全還原后，向該溶液中加入H2SO4溶液，可得到純的PbSO4顆粒。反應(yīng)后的

6、溶液中含有未反應(yīng)的甲酸，可以在補(bǔ)充甲酸后繼續(xù)用來(lái)還原PbO2。通過(guò)該方法處理廢舊正極鉛膏可得到直徑在1μm左右、長(zhǎng)度在2～6μm的棒狀PbSO4，采用(NH4)2CO3脫硫可轉(zhuǎn)化為PbCO3。450℃時(shí)的煅燒產(chǎn)物為帶褶皺的球形的α-PbO和Pb3O4的混合物。該球形氧化鉛和棒狀PbSO4作為為鉛酸電池正極材料使用時(shí)，在100mA·g-1的放電電流密度下，經(jīng)過(guò)50次完全充放電循環(huán)后放電容量分別為85.4和107.1mAh·g-1，分別比工