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为了寻找更好的合金材料和添加剂,并探讨这些添加剂在阳极膜中的作用机理,该文论述了稀土元素Tb、Yb、Sm及类Sb金属Bi、In对铅合金在硫酸体系中的阳极行为的影响,探索了稀土元素抑制阳极膜生长的机理,并将稀土添加剂运用到了实际电池的板栅合金中以验证稀土元素在铅合金中的有益作用.全文包括以下几部分研究内容和主要结果.1.铅-铽合金在硫酸溶液中生长的阳极膜的性质Ⅰ.阳极Pb(Ⅱ)膜采用ACV、LSV、EIS和SEM研究了稀土元素Tb在深放电0.9V(vs.Hg/Hg<,2>SO<,4>)下对铅在硫酸溶液中生长的阳极Pb(Ⅱ)膜的生长速率、膜的阻抗和膜的孔隙率的影响.Ⅱ.阳极PbO<,2>膜采用CV对Pb-Tb合金在0.6~1.65V和-1.8~1.65V电位范围内的循环伏安特性和析氢析氧大小进行了研究,发现Tb添加到Pb中对PbO<,2>的增长率稍有抑制;添加Tb显著促进了H<,2>析出,但对O<,2>析出无明显影响,由此可预测Tb作为正极板栅添加剂不会对电池充电时的水损失有大的影响.2.铅-钇合金在硫酸溶液中生长的阳极膜的性质采用CV对Pb-Yb合金在0.6~1.65V和-1.8~1.65V电位范围内的循环伏安特性和析氢析氧大小进行了研究,发现Yb的添加促进了铅合金表面阳极PbO<,2>氧化物膜的生长,增强了表层PbO<,2>/PbSO<,4>反应的可逆性,有可能改善电池正极板栅腐蚀产物的循环性能.Yb的添加对铅合金上H<,2>和O<,2>析出没有明显的影响.3.铅-锡-钐三元合金在硫酸溶液中的电化学性质采用CV对Pb-Sn-Sm和Pb-Sn-Ca合金在0.6~1.6V电位范围内的伏安特性和析氧性能进行了研究,结果发现,稀土元素Sm代替Ca添加到铅合金中可抑制循环扫描过程中铅合金的阳极腐蚀速率(Pb-Sn-Sm和Pb-Sn-Ca的分别为4.86 mC·cm<-2>·N<-1>和5.85mC·cm<-2>·N<-1>),并在一定程度上增大析氧过电位和降低析氧电流,有利于抑制电池充电时的析氧,减少电池在充放电过程中的失水量.4.铅-锡-钐合金正极板栅在通讯电池中的浮充寿命试验用作UPS和通讯电源的阀控式铅酸电池在大部分非应急使用期内均处于2.25V/Cell的浮充状态.5.铅-铟和铅-铋合金在硫酸溶液中生长阳极膜的性质采用CV对Pb-1In和Pb-1Bi合金在0.6~1.65V电位范围内的循环性能进行了研究,并与纯Pb进行了比较.6.稀土元素抑制铅及铅合金在硫酸溶液中的阳极腐蚀的机理研究在上述多种铅-稀土合金研究的基础上,初步总结了稀土元素对铅阳极膜的生长及阻抗的作用机理,并认为稀土元素抑制阳极Pb(Ⅱ)膜的生长主要是基于其共沉积过程,Sm<3+>、Gd<3+>和Tb<3+>的饱和溶解度与PbOOH<->的饱和浓度接近而在膜内发生共沉积,使膜钝化,从而抑制Pb(Ⅱ)膜的生长.yb<3+>以Yb(OH)3形式更早沉积于基体表面,而覆盖在阳极膜内层.当膜内PbOOH<->的浓度达到它的饱和浓度时,PbO与Yb(OH)<,3>仍将在膜的次内层发生共沉积,抑制Pb(Ⅱ)膜的生长.7.铅-铽合金上阳极膜的表面组成及元素深度分布的XPS和AES分析首次采用XPS和微区AES分析了含稀土的Pb-Tb合金在0.9 V下生长的阳极膜的元素组成和随深度的分布情况.