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论正极板软化(活性物质脱落)的杀手之一--------大电流

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发表于 2007-12-6 14:30:54 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
正极的活性物质为二氧化铅,在放电时,PbO2变成硫酸铅PbSO4;
负极板上为金属铅,在放电时,Pb也变成硫酸铅PbSO4;
硫酸铅的体积为氧化铅体积的1.92倍;
硫酸铅的体积为金属铅体积的2.64倍;

      从下面的图上我们看,在放电时,正极板上的氧化铅要变成硫酸铅,体积会扩大1.92倍,这种扩展有垂直方向和平面方向的两个延展,以及充电时的收缩,垂直方向上因为板栅相互压力而得到抑制,而平面方向的延展和收缩是造成活性物质脱落的主要原因。为什么负极板不容易软化呢?因为负极板上是金属铅,金属铅较软,虽然体积变化差异是2.64倍,其延展性能远胜于氧化铅,氧化铅非常坚硬,在部分变化为硫酸铅时导致的体积延展会造成氧化铅与集合系分离。
      

       为什么大电流会更容易造成软化?因为这种物质转化导致的体积变化速度会因为电流的大小发生变化,这种值的关系是一种向上抛物线的关系,而不是斜直线性关系,也就是说,当电流加大一倍时,脱落的机率却是3倍甚至10倍的变化。

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2#
 楼主| 发表于 2007-12-6 14:48:45 | 只看该作者
解决上面这个问题的方法有两个
一、减小放电电流和充电电流,特别是放电电流
二、在极板合金中添加锑和锡

[ 本帖最后由 四川办事处 于 2007-12-6 15:33 编辑 ]
3#
 楼主| 发表于 2007-12-6 14:53:03 | 只看该作者
我国是世界上锑矿最多的国家,也是世界上产锑最多的国家。我国的锑矿,分布在湖南、广东、广西、云南、贵州、四川等省,其中以湖南省新化县锡矿山的锑矿储量最大。早在明朝,新化当地的居民就发现山上有锑矿,不过,当时以为它是锡矿,因此便叫它为“锡矿山”,这名字一直沿用到今天。
最重要的锑矿是辉锑矿,有着锡一般的金属光泽,它的化学成分是三硫化二锑,含锑20%以上。在工业上,人们用碳还原辉锑矿,制得金属锑。
锑,是银灰色的金属,很脆,易熔。除了常见的灰色的锑以外,还有黄色的黄锑,黑色的黑锑和很易爆炸的爆炸锑。不过,这三种锑的同素异性体都不很稳定:黄锑在-80℃以上,就很快变成黑锑,而黑锑加热就变成普通的灰锑;爆炸锑甚至用较硬的东西撞击,也会放出大量的热和火花,很快变成灰锑。
锑,大都用来与铅熔在一起,制成合金使用。加了锑的合金,叫做“硬铅”。我们平常遇到的许多“铅”做的东西,其实大都是用硬铅做的。例如铅锑电池里的铅板,便是用硬铅做的。如果用纯铅做就太软了,放在汽车上,一受颤动,很容易变形。据试验,用硬铅制成铅板,比纯铅的使用寿命至少延长十五倍!在化学工业上,一些耐强酸的材料,如铅管、反应罐,常用硬铅来铸造或作衬垫。制硫酸的“铅室法”,那铅室也是用硬铅做的。在第一次世界大战时,人们还曾用硬铅来制造在空中爆炸的榴散弹。
锑有一个反常的特性——热缩冷胀。一般的物体都是热胀冷缩,然而,液态的锑在受冷凝固时,体积反而稍为膨胀。这样,人们在制造铅字时,便往铅字合金里加入一些锑。当熔化了的铅字合金浇入铜模里冷却凝固时,合金也就稍为膨胀,使每一个细小的笔划都十分清晰地凸出来。不仅如此,加入锑后,还能使铅字合金更为坚硬、耐磨,弥补了铅的一些不足之处。  锑除了与铅制成合金外,还用来与其他金属制成合金。例如,含有90%锡、7%锑、3%铜的巴必脱合金,含90%锡和l0%锑的不列颠合金等,常用来制造轴承。
锑的化合物也有许多用途。在火柴工业上,用三硫化锑或五硫化锑作火柴盒的摩擦剂。在橡胶工业上,用五硫化二锑作着色剂。用五硫化二锑处理过的橡胶,具有特殊的红色。在医药上,锑用来制造许多药物,例如,治肺病、血吸虫病、黑热病等的一些特效药,都是锑的有机化合物。我国医药工作者研究制成了治疗血吸虫病的“锑剂”,为彻底消灭血吸虫病作出了贡献。另外,锑的一些化合物常用作颜料。在我国古代,锑的化合物早就用作化妆品和颜料。现在,锑的一些氧化物和硫化物,仍被大量用作颜料。硫化锑还是很好的半导体材料。
4#
 楼主| 发表于 2007-12-6 15:33:56 | 只看该作者
锡是一种银白色而又柔软的金属,它与铅、锌很相似,但看上去要更亮一些。它的硬度比较低,用小刀就能切开它。它具有良好的延展性,特别是在温度100℃时,能展成极薄的锡箔,厚度可以薄到0.04毫米以下。
锡也是一种低熔点的金属,它的熔点只有232℃,因此,只要用蜡烛火焰就能把它熔化成像水银一样的流动性很好的液体。
纯锡有一种奇特的性能:当锡棒和锡板弯曲时,会发出一种特别的仿佛是哭泣声的爆裂声。这种声音是由晶体之间发出的摩擦引起的。当晶体变形时,就会产生这样的摩擦。奇怪的是,如果换用锡的合金,在变形时,却不会发出这种哭声。因此,人们常常根据锡的这一特性来鉴别一块金属究竟是不是锡。
金属锡的主要用途之一就是用来制造镀锡铁皮。锡铁皮就人们常说的“马口铁”,这是一种镀了锡的铁皮。别看上面的锡层很薄,但它是非常有用的“外衣”。铁皮穿上了这件外衣,不仅很美观,而且获得了很多优良的性质。
那么,锡作的“外衣”有哪些优良的性质呢?简单地说,就是:既能抗蚀,又能防毒。
为什么镀锡铁皮会有这么优良的性质呢?这是和锡的性质分不开的。原来,锡的化学性质是十分稳定的。它与水不会发生化学反应,即使让它长期与潮湿空气接触,也只会在它的表面逐渐形成一层密密的氧化物薄膜,这层薄膜能防止锡的继续氧化,这正是镀锡铁皮抗腐蚀的原因。
另外,锡与无机酸的作用很缓漫,与有机酸几乎不发生作用,而且锡的盐类一般都是无毒的,所以,镀锡铁皮常被用来作为食品包装材料,例如食品罐头盒、饼干盒等。
制造镀锡铁皮时消耗的锡是很少的,如果锡层厚度以1.54微米计算,那么一吨锡就可以覆盖四万四千多平方米的铁皮。所以,镀锡铁皮的价格是很便宜的。现在,世界上用锡来制造镀锡铁皮的数量约占锡总消耗量的40%左右。镀锡铁皮虽然有前面说的种种优点,但事物总是一分为二的,不会是十全十美的,它也有它的缺点。那就是它上面的镀锡层不能碰破了,如果不小心碰破了镀锡层,下面的铁皮就露了出来,那么整块铁皮很快就会生锈。这一点,它就不如白铁皮了。
你们看过战争片吗?看过的人都知道,在发起进攻之前,人们往往要发射一种特制的炮弹,霎时,只见浓烟滚滚,什么都看不清楚,而进攻的部队就在烟雾的掩护下,向敌人发动了猛烈的进攻。
可是,你们想过没有,这种炮弹究竟是用什么材料制成的呢?
原来这种特制的炮弹叫烟雾弹,它里面装的不是炸药,而是一种叫做四氯化锡的无色液体。在常温下,锡会跟盐酸发生反应生成二氯化锡,在二氯化锡的溶液中通人氯气,二氯化锡就会转变为四氯化锡。四氯化锡的“脾气”很特别,它一般很“老实”,但一遇水蒸气就会马上发生水解,冒出大量的白烟,形成一团烟雾。
四氯化锡的这个怪脾气很不讨人喜欢,然而军事科学家却十分欣赏它。他们把它装在空心的炮弹中,就制成了烟雾弹,在战争中有很重要的作用。
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发表于 2007-12-6 16:14:49 | 只看该作者
四川兄哪找来这么多有用的资料?
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 楼主| 发表于 2007-12-6 16:48:37 | 只看该作者
内容是翻起字典一天一页地看的,然后按我的理解写的,但图可是我自己画的,绝对原版,呵呵,
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发表于 2007-12-6 16:53:35 | 只看该作者
已经收藏,千斤顶。
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发表于 2007-12-6 17:22:47 | 只看该作者
问:你体积倍数是咋算的?
答:数据来自
《Valve-Regulated Lead-Acid Batteries》D.A.j.Rand  P.T.Moseley  J.Garche   C.D.Parker  第2页
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发表于 2007-12-6 18:53:35 | 只看该作者
长见识了,谢谢川办!
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 楼主| 发表于 2007-12-6 19:08:10 | 只看该作者
可惜我英语基础太差了,看起来太慢了,不然我多发点上来。大学考试都是因为自己长得太帅,周围一圈全是女生,才毕业,唉,书到用时方恨少啊,那帮娘们儿害我不浅啊。
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