鈣鋁合金在蓄電池中如何應(yīng)用 這是一篇最全的解讀
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-04 12:50
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我國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)已有百余年歷史，由于材料廉價(jià)、工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、自放電低、免維護(hù)要求等特性，在未來(lái)幾十年里，依然會(huì)在市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中鉛酸蓄電池的技術(shù)進(jìn)步對(duì)提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力作出了實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。鈣合金氫電位高、抗腐蝕性強(qiáng)，用于制作鉛酸蓄電池板柵，能進(jìn)步負(fù)極對(duì)電池內(nèi)部氧氣的復(fù)合效率，增加正極在深放電循環(huán)使用效率。在由SMM主辦的2019（第十四屆）上海鉛鋅峰會(huì)上，包頭市中盛金屬材料有限責(zé)任公司研發(fā)中心主任高云鵬為在座的來(lái)賓講述了鈣鋁合金在蓄電池中的應(yīng)用。 鈣鋁合金的起源與發(fā)展 起源 在我國(guó)，鈣以金屬的形態(tài)出現(xiàn)，要追溯到1958年前蘇聯(lián)援助我國(guó)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，包頭市某軍工企業(yè)。其中就包括液態(tài)陰極法（電解）金 屬 鈣生產(chǎn)線。1961年小規(guī)模試生產(chǎn)出了合格金 屬 鈣。 發(fā)展 八十年代末到九十年代初，隨著國(guó)家對(duì)軍工企業(yè)的戰(zhàn)略調(diào)整，“軍轉(zhuǎn)民”口號(hào)的提出，金 屬 鈣開(kāi)始進(jìn)入民用市場(chǎng)領(lǐng)域。2003年隨著市場(chǎng)對(duì)金 屬 鈣需求的不斷增加，包頭市已成為全國(guó)最大金 屬 鈣生產(chǎn)基地，擁有四條電解鈣生產(chǎn)線，年產(chǎn)5000噸金 屬 鈣及制品生產(chǎn)能力。 鈣鋁合金的出現(xiàn) 由于金 屬 鈣的熔點(diǎn)（851℃）高，是向熔融鉛液中加入金 屬 鈣這一過(guò)程鈣的燒損高達(dá)10%左右，造成成本升高，成份控制難度大，耗時(shí)長(zhǎng)能源消耗增加等缺點(diǎn)。所以必須通過(guò)與金屬鋁和金 屬 鈣形成合金才能逐層緩慢熔化，鈣鋁合金的出現(xiàn)，正是針對(duì)鉛鈣鋁合金制備過(guò)程中存在的這種缺陷加以解決的。 鈣鋁合金的制作是在真空狀態(tài)下，利用高溫按一定金 屬 鈣和金屬鋁配比標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熔化和融合的過(guò)程。 鈣鋁合金分類 鈣鋁合金一般為含鈣70-75%,含鋁25-30%,含鈣80-85%和含鋁15-20％和含鋁70-75％含鈣25-30%，也可以按用戶需要加工。 鈣鋁合金具有金屬光澤，性質(zhì)活潑,細(xì)粉在空氣中容易燃燒,主要應(yīng)用于金屬冶煉中作中間合金,精煉和還原劑。 產(chǎn)品以自然塊形式供貨，也可按用戶需要加工成不同粒度的產(chǎn)品。 鈣鋁合金的品質(zhì)要求 作為中間合金，對(duì)鈣鋁合金的質(zhì)量要求極其嚴(yán)格。 ⑴金 屬 鈣的含量在一個(gè)很小的范圍波動(dòng)； ⑵合金不得有偏析現(xiàn)象； ⑶有害雜質(zhì)必須控制在合理區(qū)間； ⑷合金表面不能有氧化現(xiàn)象； 同時(shí)要求鈣鋁合金的制作、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程必須嚴(yán)格規(guī)范。并且我們供給的鈣鋁合金使用廠家必須有正規(guī)的資質(zhì)。 鈣鋁合金生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存注意事項(xiàng) 鈣鋁合金的化學(xué)性質(zhì)十分活潑。易氧化，遇火、遇水和嚴(yán)重撞擊，極易發(fā)生燃燒。 1. 包裝 鈣鋁合金按一定規(guī)格破碎后，裝入塑料袋中，稱重、充入氬氣、熱合密封，再裝入鐵桶（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)桶）。鐵桶具有良好的防水、隔絕空氣和防撞擊功能。包裝規(guī)格：10Kg/袋 、10Kg×15袋/鐵桶。 2. 裝卸 裝卸過(guò)程應(yīng)使用叉車或天車（電葫蘆）裝卸，絕不允許將鐵桶放倒?jié)L動(dòng)和拋扔，以防止包裝袋破損而失去保護(hù)作用，更為嚴(yán)重狀態(tài)可能引發(fā)桶內(nèi)鈣鋁合金燃燒。 3. 運(yùn)輸 運(yùn)輸過(guò)程中，重點(diǎn)做好防火、防水和防撞擊工作。 4. 儲(chǔ)存 鈣鋁合金在不開(kāi)啟桶的前提下，保質(zhì)期為3個(gè)月。鈣鋁合金不得露天存放，應(yīng)在干燥、不漏雨的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存。開(kāi)啟包裝袋后應(yīng)盡可能用完，一次用不完的合金，要排出包裝袋內(nèi)空氣用繩子緊密扎口，放回到鐵桶內(nèi)，上好桶蓋的密封膠圈后，將鐵桶重新密封，防止合金氧化。 5. 嚴(yán)禁在裝有鈣鋁合金的鐵桶內(nèi)或包裝袋內(nèi)破碎鈣鋁合金，避免發(fā)生火災(zāi)。鈣鋁合金的破碎應(yīng)在鋁板上進(jìn)行。 6. 鈣鋁合金一旦發(fā)生燃燒，絕不能用水滅火。應(yīng)先把沒(méi)有燃燒的鈣鋁合金進(jìn)行快速隔離，再使用干沙或干土覆蓋到燃燒的合金上。 鈣的產(chǎn)消分布情況 鈣鋁合金在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用 隨著對(duì)鑄鋼質(zhì)量要求的日益提高，一些高檔次鑄件，只用鋁進(jìn)行脫氧已不能滿足要求，因此用鋁、鈣復(fù)合脫氧收到廣泛重視。 終脫氧時(shí)，將鋁、鈣配合使用，不僅可進(jìn)一步降低鋼中氧含量，且還可以改善非金屬雜質(zhì)物。 由于鈣密度僅是鋼的1/5，沸點(diǎn)為1492℃，低于鋼液溫度，且其活性很強(qiáng)，用于煉鋼時(shí)很難準(zhǔn)確加以控制。這一制約因素，限制了鈣在鑄鋼方面的推廣應(yīng)用。 近20多年來(lái)，對(duì)鈣在鋼中作用的認(rèn)識(shí)不斷深化，應(yīng)用工藝方法也逐步成熟，現(xiàn)在，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。 鈣鋁合金在蓄電池中的應(yīng)用 鉛酸電池已有近一百六十年的歷史了。它的質(zhì)量比能量、體積比能量不能和Ni-Cd、Ni-MH、Li離子和Li聚合物電池相比。但由于具有價(jià)格便宜，大電流放電性能好，無(wú)記憶效應(yīng)，可以做成單體大容量電池 (4500Ah) 等優(yōu)異性能。因此在汽車，電信，電力，UPS，鐵路，軍事等領(lǐng)域仍獲得廣泛的應(yīng)用，其銷售額仍居化學(xué)電源產(chǎn)品的前列。 鉛鈣合金如何廣泛應(yīng)用于電池工業(yè) 1、為了降低電池水分解以及減少電池維護(hù)工作，1935年Hanring和Thomas[50]發(fā)明了鉛-鈣合金，該合金用于生產(chǎn)通信中心所用固定型電池的鑄造機(jī)柵。 2、免維護(hù)蓄電池普遍使用的板柵材料是Pb-Ca合金。根據(jù)含量分為高鈣、中鈣和低鈣合金。 3、鉛鈣合金為沉淀硬化型成，即在鉛基質(zhì)中形成 Pb3Ca, 金屬間化合物沉淀在鉛基中成為硬化網(wǎng)絡(luò)。 板柵是鉛酸電池中最重要的非活性物質(zhì) ,自從鉛酸電池發(fā)明以來(lái) ,Pb - Sb 合金一直是板柵最主要的選用材料. 隨著免維護(hù)鉛酸電池的出現(xiàn) ,Pb - Sb合金已不能滿足電池免維護(hù)的性能要求 ,逐漸被其他合金所替代。 研究發(fā)現(xiàn) ,Pb - Ca 合金具有優(yōu)異的免維護(hù)性能 ,但其晶間腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重 ,鈣含量不易控制 ,尤其是電池板柵表面形成的高阻抗鈍化膜嚴(yán)重地阻礙著電池充放電過(guò)程的進(jìn)行 ,使得電池的早期容量損失(PCL) 現(xiàn)象加劇 ,從而大大地縮短電池的使用壽命 ,其中以正極板柵的影響為最.加入少量鋁有保護(hù)鈣的效果。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)錫能改善鈍化膜的性能 ,提高電池的深循環(huán)性能。
