添加劑是鉛酸蓄電池的重要成分，對蓄電池的性能有著重要的影響，加入鉛酸蓄電池中的添加劑一般分為：極板添加劑和電解液添加劑，極板添加劑在和膏時加入，對負極板來講，主要作用是抗收縮，又稱為膨脹劑；對正極板來講，主要增加極板的強度，防止軟化、脫落和增加導電性等。電解液添加劑在電解液配制時加入，主要作用是增加電池的充放電性能和減緩板柵腐蝕等。本文主要談論極板添加劑。

 

// 2  常見添加劑 //

 

2.1  短纖維 

2.1.1  種類和特性 

        

短纖維根據(jù)使用材料不同，一般分為聚酯纖維(滌綸材料)，PP纖維(丙綸材料)和聚丙烯腈纖維(腈綸材料)，不同的材料具有不同的性質(zhì)，對極板添加劑中使用的短纖維除纖維直徑、長度外，在70℃酸中的耐酸性以及在酸中分散性(是否沉降)對極板的性能都有影響。

 

 2.1.2 作用         

正、負鉛膏中都使用，其主要作用：增加活性物質(zhì)的機械強度，防止脫落，從而提高循環(huán)性能，有些文獻報道，少量添加時有利于H2SO4向電極內(nèi)部擴散，可以提高正極板的孔率，提高初容量；但加入量多時初容量無利。 

 

2.2  碳素材料 

2.2.1  種類和特性        

 碳素材料有：乙炔黑(炭黑)、超導電炭黑、碳纖維、石墨。乙炔黑是一種納米材料，具有高分散性，石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，碳纖維直徑為0.1—1.0μm，其電阻與PbO2基本相同。碳纖維的最大特點是纖維細長，加入鉛膏不降低其表現(xiàn)密度，容易被氧化，化成時損失一半。 

 

2.2.2  作用         

這幾種物質(zhì)都能提高活性物質(zhì)的利用率以及低溫大電流放電性能，但各有特點：添加各向異性石墨，在正極化成時受到陽極氧化，硫酸浸入石墨的層與層之間，化成后，活性物質(zhì)的毛細孔增加了，這種大孔徑的微孔作用向極板內(nèi)部供應電解液，從而提高活性物質(zhì)的利用率。楊乘英等[2]研究發(fā)現(xiàn)：加入高純石墨有以下作用：①提高電極的孔率和潤濕性能，能提高正極活性物質(zhì)的利用率和容量；②減少內(nèi)阻，提高導電性；③加入石墨使正極的自放電增加，必須注意石墨中雜質(zhì)的含量，以不同產(chǎn)地進行對比選擇。張玉峰等[1]研究發(fā)現(xiàn)在正極板中加入—定量的碳纖維，活性物質(zhì)利用率提高9 ％，低溫放電性能提高50 ％，使用石墨可能導致過度膨脹，使活性物質(zhì)脫落。朱松然[3]等研究發(fā)現(xiàn)在負極中增加碳的含量可以提高電池容量和充電接受能力，但會降低氫析出的過電位10～20mV。D.P. Poden[4]研究發(fā)現(xiàn)：炭黑的作用是在深放電時提高活性物質(zhì)的導電性能，因深放電時，阻抗較高的硫酸鉛濃度都高。但是Vind則認為，炭黑對容量幾乎沒有影響，只在低溫時稍有作用，但是化成時，對極板有沖洗作用，也能減緩由于添加劑中的其他成分引起的最終充電電壓過高現(xiàn)象，在化成或放電時充當導體，其使用量與木素差不多，沒有人準備使用過量的炭黑。 

       

 現(xiàn)在鉛酸蓄電池生產(chǎn)廠使用較多的是炭黑，有的在正、負極板中都使用。

 

2.3  硫酸鋇 

2.3.1  種類和特性 

用來作添加劑的硫酸鋇有兩種：一種是重晶石粉，它從溶液中沉淀出來，其顆粒直徑為1 μm，—種是重晶石，圓形的精礦石，其顆粒直徑為3～5μm，重晶石比重晶石粉的作用差許多。吳壽松先生[5]也提出使用沉淀法生產(chǎn)的BaSO4，國內(nèi)有的廠家中稱生產(chǎn)超細BaSO4；能過1 250目的分子篩。 

 

硫酸鋇具有與PbSO4相似的結(jié)構(gòu)，硫酸鋇在硫酸中難溶且電化學活性低，這些特性確保在負極板中保持化學性質(zhì)穩(wěn)定。

 

 2.3.2  作用 

硫酸鋇的作用就是在電池放電時為PbSO4沉積提供晶核。加入惰性的硫酸鋇可以提供很大的表面讓PbSO4沉積，阻止形成不透水的鈍化層，因而防止極板鈍化。

 

D.P.Boden[4]認為硫酸鋇的含量對電池的冷起動性能無關(guān)，因為在大電流放電和低溫環(huán)境中，鈍化并沒有嚴重地局限電池的性能，離子遷移的速度才是最大的影響因素。但是Doug Lambert[7]則與D.P.Boden的認識相反，他認為BaSO4具有改進電池在低溫環(huán)境下的高倍率性能。         

 

幾乎所有的蓄電池生產(chǎn)廠都在各種用途的鉛膏中加入BaSO4。 

 

2.4木素磺酸鈉 

2.4.1  種類和特性 

木素根據(jù)下列進行分類 

① 性化學基團(羥基、羧基、甲氧基)。 

② 木素中有機S的含量。 

③平均分子量的大小  低分子量(LW)：15 000～30 000；  中分子量(N)：30 000～50 000；高分子量(HW)：50 000～80 000。   

④使用物質(zhì)的純度。 

 

根據(jù)產(chǎn)地不同，市場上最主要的有：國產(chǎn)木素、挪威木素、日本木素、美國木素和德國木素，都來自于木材市場，但由于使用的木材和生產(chǎn)工藝不同，其木素的性質(zhì)又有不少差異；對電池性能的好壞又存在不同。 

 

木素磺酸鈉有很強的分散性，其分子式為RSO3Na，在水中可電離成RS O3—和Na+，在硫酸中生產(chǎn)Na2SO4和木素磺酸，具有疏水的有機基團(R+)和親水的無機基團(SO3—)，R基團為復雜的芳基聚醚，其中有羥基(—OH)、羧基(—COOH)、甲氧基(—OCH3)，在負極板中疏水基團吸附在鉛微粒表面，面向電解液產(chǎn)生斥力，阻止鉛沉積，避免其表面積縮小。 

 

2.4.2  作用 

木素最大的作用是能提高電池低溫高倍率放電容量，這點是大家公認的，但它又有相應的缺點，楊軍[8]和吳壽松[5]研究發(fā)現(xiàn)木素對負極的充電接受能力有影響。張永健[1]和郭志剛[9]等研究發(fā)現(xiàn)木素在和膏中發(fā)稀，存在早期容量衰減、化成后起皮的現(xiàn)象。負極板存在粘連問題，其粘連的情況與木素在酸中的溶解性成正比，溫度越高，粘連越嚴重。

 

2.5  腐殖酸 

2.5.1  特性和種類 

腐殖酸是一種天然的有機高分子化合物，存在于土壤的腐殖質(zhì)和低級煤的物質(zhì)中，具有芳香核、羥基、羧基、醌基、甲氧基等活性基團，腐殖酸為黑褐色或黑色無定形粉末，有分散和乳化作用。根據(jù)生產(chǎn)方式不同，主要有酸法腐殖酸和堿法腐殖酸，隨地區(qū)不同，腐殖酸中雜質(zhì)的含量也有不同，對電池的性能也有差別。 

 

2.5.2  作用 

腐殖酸作為負極活性物質(zhì)的添加劑，它能夠吸附在負極板的鉛晶體表面上。使鉛得以保持其高分散性，在放電過程中，形成PbSO4不能直接包圍鉛粒，防止負極板收縮，因此腐殖酸對提高電池的放電容量，特別是電池的低溫放電容量效果明顯，腐殖酸同時具有提高氫的過電位，減少自放電作用，其中腐殖酸的羧基對鉛電池的去極化發(fā)揮重要作用。腐殖酸的低溫高倍率放電性能比木素差。 

 

2.6  硬酯酸類 

2.6.1  種類和特性  

作為負極添加劑主要使用硬酯酸鋇和硬酯酸鈉，它與硫酸反應生成硬酯酸(具有二個羧基)和BaSO4 (或Na2SO4) 

 

2.6.2  作用 

因反應生成硬酯酸和BaSO4 (或Na2SO4)，硬酯酸為表而活性劑，防止鉛電極表面收縮，BaSO4的作用同亡，使用硬酯酸鋇后可減少硫酸鋇的加入量。 

 

// 3  其他添加劑 //

 

有機添加劑還有牛皮木素類，萘磺酸鹽、偶氮蒽藍、丹寧酸及其他有機合成物。         

無機添加劑合成物中還有SrSO4、SiO2、TiO2、Al2(SO4) 、等。 

 

以上這些添加劑蓄電池生產(chǎn)廠現(xiàn)在很少采用，其對蓄電池性能不清楚。 

 

// 4 選擇和應用 //

 

對于添加劑，不能使用太多或太少，錯誤的添加劑對蓄電池性能有嚴重的損害。對于添加劑的選擇主要考慮如下因素：

    

①金屬雜質(zhì)的含量； 

②主要成分或基本基團； 

③蓄電池的應用(SLI、動力、VRLA備用、偏遠地區(qū)能量供應)；     

④隔板的類型(PE、PVC、AGM)；     

⑤使用環(huán)境(熱帶、冷帶、亞熱帶)； 

⑥要求的使用壽命(1 a以上、3 a以上、5 a以上、10a以上) 

        

在SLI應用中，我們要考慮電池承受低溫、高倍率、淺循環(huán)以及發(fā)動機煙窗下的高溫。因此，使用木素且在添加劑中的含量高，其理想含量為0.3 ％～0.5 ％，使用量再增加只對極板性能有較小的改善，但會增加負極過度膨脹及早期失效的風險。在低銻合金的SLI電池中，使用低分子量(LW)的木素，它具有高含量的羧基(—COO)，低含量的甲氧基和有機S，羥基含量為1.6 ％～2.0 ％，它對電池的初期容量，循環(huán)壽命，充電接受和自放電有利。 

 

有些木素影響氫的過電位，對電池的析氫速度和充電接收能力有較大影響，而且木素導致單格電壓不均衡，在備用電池組中，浮充電壓的一致性很重要，所以，在中型、大型VRLA電池中，有的廠家在添加劑中去掉木素，只使用硫酸鋇、炭黑、碳纖維，有的廠家則用腐殖酸代替木素，或用硬酯酸類代替木素。