您所在的位置：
上海有色 >
有色金属产品库 >
钒电池应用
钒电池应用
钒的主要应用
2019-03-08 12:00:43
在我国，钒90%左右用于钢铁工业，钒在钢中的使用首要是经过增加钒来提
高强度和耐性。在结构钢中参加0.1%的钒，可进步强度10%—20%，减轻结构分量15%—25%，降低成本8%—10%。因为钒钢具有强度大，耐性、耐磨性及耐蚀性好的特色而广泛使用于输油(气)管道、建筑、桥梁、钢轨和压力容器等工程建设中。2000年我国钒钢使用量现已到达120万t/a，含钒钢使用量年均增加10%。
钒和钛组成重要的金属合金Ti—6Al—4V，用于飞机发动机、宇航船舱骨架、、军舰的水翼和引入器、蒸汽涡轮机叶片、火箭发动机壳等。此外，钒合金
还使用于磁性材料、硬质合金、超导材料(如V，Ca)及核反应堆材料等范畴。国内出产钒铝中间合金的厂商有宝鸡有色金属加工厂和锦州铁合金厂，国内的钒铝合金产值不能彻底满意国内需求，每年需要从国外进口一部分，钒铝中间合金的商场发展潜力相当大。
在化工中首要使用的钒制品有深加工产品V2O5，(98%—99.99%)，NH4VO3()、NaVO3及KVO3等。它们别离使用于催化剂、陶瓷着色剂、显影剂、干燥剂及出产高纯氧化钒或钒铁的质料。V2O5作催化剂具有特殊的活性，其它元素难以替代。国内的粉状V2O5现首要由石煤提取。因为国内相关厂商规模小、产值低、且难出产高级产品。因而这部分高级产品现首要靠进口处理。
钒的盐类的色彩五颜六色，有绿、红、黑、黄等。如二价钒盐常呈紫色;三价钒盐呈绿色，四价钒盐呈浅蓝色，四价钒的碱性衍生物常是棕色或黑色，而五氧化二钒则是赤色的。这些色彩缤纷的钒的化合物，被制成艳丽的颜料，如加到玻璃中，可制成彩色玻璃，也能够用于制作各种墨水。
此外，二氧化钒薄膜和超细粉体因为其本身共同的相变特性，可广泛使用于电学和光学开关设备、太阳能操控材料、光盘介质材料、涂层、热敏电阻等范畴;北京烁光特晶科技有限公司研制出长距离光纤通讯用的钒酸钇晶体材料，具有双折射率大、透过率高、透光性好，是功能极佳的双折射晶体。
含钒石墨尾矿提钒新技术应用实例
2019-02-20 11:03:19
金溪石墨矿是一个储量达2600万t的大型鳞片石墨矿床，矿石石墨含量高，固定碳均匀档次为10.18%。该矿最大的特色是矿石中有档次较高的钒。钒以氧化钒的方式赋存于钒白云母中，钒白云母呈片状或扇状集合体与鳞片石墨共生，单晶片径0.2～5mm，集合体可达1cm以上，大多沿片理平行散布。石墨矿石中钒白云母的含量占5%～10%，V2O5的含量为0.4～0.7%。该类型的伴生钒资源是我国发现的一种新的共同的钒资源类型。
华东理工大学的研讨标明：选用一段磨矿4次浮选工艺选别金溪石墨矿，可得到固定碳含量为73.72%的石墨精矿；选用酸法和碱法对浮选石墨精矿进行化学提纯，能够取得固定碳含量≥99.9%的高纯石墨产品；石墨矿中伴生的钒绝大部分都进入尾矿中，若随尾矿被抛弃，将构成钒资源的巨大糟蹋。因为金溪石墨矿中的钒是一种新的共同的钒资源类型，钒首要以类质同象的方式赋存在钒的钒白云母中，而钒白云母的结构十分安稳，因而金溪石墨矿中钒的提取技能尚有待研讨。有关专家从维护资源的视点动身，提出要开发金溪石墨矿，有必要处理以下几个问题：1、石墨矿石中钒的赋存状况；2、含钒白云母与石墨的别离；3、钒白云母中钒的提取。
钒作为具有重要战略意义的稀有金属，在航空工业、原子能工业、宇航工业、国防顶级工业等范畴中被越来越广泛地使用，是一种不行短少的重要资源。因而，对金溪石墨尾矿进行提钒技能研讨，对促进该石墨矿的开发，进步我国钒资源的保证程度具有现实意义。
一、实验计划
金溪石墨矿石现在发现的仅有的含钒石墨矿类型，该类型含钒资源的提钒技能在国内均属空白。而从石煤中提取钒是我国取得钒资源的一个重要途径，我国石煤提钒技能十分老练，为含钒石墨尾矿的提钒打下了较好的技能根底。金溪石墨矿中钒的赋存状况等虽与石煤有必定的不同，但也有其相似之处。本实验在学习石煤提钒技能成果的根底上，对金溪石墨尾矿进行提钒技能探究研讨。
依据金溪石墨矿石中钒的特色，结合石煤提钒工艺技能，拟定了从金溪石墨尾矿中提钒的实验计划，其准则工艺流程如下图所示。图 金溪石墨尾矿提钒准则工艺流程
二、实验质料、试剂及仪器设备
实验质料：华东理工大学对金溪石墨矿石进行浮选实验取得的尾矿。石墨尾矿的粒度为－0.074mm，化学组成见表1。
表1 金溪石墨矿石浮选尾矿化学组成 %成分V2O5Fe2O3TiO2SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2O烧失含量0.5562.231.6079.339.890.234.402.560.131.30
试剂：浓硫酸，分析纯；火油，工业级；磷酸三丁酯（TBP），工业级；磷酸二异辛酯（P－204），工业级；碳酸钠，分析纯；过氧化氢，分析纯；氯化钠，分析纯；，分析纯；，分析纯。
实验设备及仪器：马弗炉，SXZ－10－12型；恒温水浴锅HH－2型；电动拌和器，JJ－1型；冰箱，家用型。
实验中钒的测验依照国标GB731511－1987，选用氧化－硫酸亚铁铵复原滴定法。
三、实验成果
（一）加酸焙烧－水浸
金溪石墨尾矿中含钒的矿藏为钒绿云母，v首要以类质同象方式替代硅酸盐矿藏晶格中的Al。含钒的铝硅酸盐矿藏结构十分安稳，难以被水、酸和碱溶解，归于难浸难溶物质。要浸出含钒铝硅酸盐矿藏中的钒，有必要先损坏铝硅酸盐矿藏的晶体结构，使赋存在铝硅酸盐中钒的价态发生变化，即便三价或四价钒转变为五价钒。有实验标明，焙烧可使云母类矿藏中的V3＋削减，V4＋和V5＋增多。
实验发现，选用直接氧化焙烧和氯化钠焙烧工艺，钒的浸出率均很低。因而，改用加酸焙烧工艺进行了探究实验。成果标明，在500℃下加硫酸焙烧2h后进行水浸，钒的浸出率显着比直接氧化焙烧和氯化钠焙烧时高得多。
依据探究实验成果，进行了加酸焙烧－水浸条件实验。实验办法为：称取100g石墨尾矿样品于坩埚中，参加10mL浓H2SO4和适量的水，混合均匀，置于马弗炉中，在必定的温度和时刻下焙烧，然后取出天然冷却。将冷却后的焙烧产品置于烧杯中，参加500mL水，于90℃恒温水浴中拌和浸出必定时刻，使钒以离子方式转入溶液中，然后将渣滤出。
通过实验，断定石墨尾矿加酸焙烧－水浸的最优条件为：硫酸参加量10%，焙烧温度550℃，焙烧时刻3h，浸取时刻2h。在此条件下，钒的浸出率到达95.4%～95.6%，得到的滤渣量超越80g。
（二）除钾除铝
焙烧产品的浸出进程中，石墨尾矿中的Al2O3、Fe2O3、K2O等组分也会随钒一同溶出，以K＋、Al3＋、Fe3＋离子的方式进入浸出液中，因而在提钒前有必要对浸出液进行净化处理。实验选用冷凝结晶和加络合的办法使钾和铝以钾明矾[K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O]和铵明矾[（NH4）2SO4·Al2（SO4）3·24H2O]的方式结晶出来（钒不参加结晶），到达除钾除铝的意图。
实验办法：先将浸出液浓缩到所需浓度，放入5℃左右的冰箱中冷凝24h，使钾和部分铝结晶成钾明矾晶体，然后将钾明矾晶体从浸出液中别离出来。别离出钾明矾晶体之后的浸出液中还有部分Al3＋存在，通过参加必定量的，一起参加适量的浓硫酸以弥补硫酸根离子，使剩下Al3＋被根离子和硫酸根离子络组成铵明矾结晶而得以别离。
依据实验，加络合的最佳条件为浸出液、、浓硫酸的体积比＝50∶7∶3.1（溶液pH值在1左右）。
依照上述办法，处理100g石墨尾矿可取得钾明矾9.2g、铵明矾23.2g。
（三）萃取和反萃取
通过焙烧－浸出的办法将含钒白云母中的钒转变为水溶性或酸溶性的含钒离子团（如 等）后，用有机萃取剂（85%火油＋5%TBP＋10%P－204）将浸取液中的钒离子转移至有机相中，然后使钒与其它金属离子别离（其它金属离子大都不能进入有机相）。含钒有机溶液再用反萃取剂（0.5mol/L的Na2CO3溶液）进行反萃取，使钒从有机相转入再水相中。
实验办法：使水相（浸出液）与有机相（萃取剂）的体积比＝4：1，调整混合液的pH值在2～3之间，于分液漏斗中振动、静置，使钒从水相转入有机相中，然后测萃余液（水相）中剩余钒的含量。对萃取液（有机相）依照水相（反萃取剂）与有机相的体积比＝1：4的条件进行反萃，使钒转入水相中，然后测水相中钒的含量。
实验成果标明，萃取－反萃取的最佳pH值为2.6。在此条件下，浸出液通过3次萃取，钒的总萃取率到达87.6%；萃取液通过1次反萃取，钒的反萃取率到达99.9%。
反萃取液中的钒呈四价，沉钒之前须将其用氧化成五价。氧化后在拌和条件下用调溶液pH＝1.9～2.2，然后在90～95℃下持续拌和1～3h，沉积出（红钒），沉积率可到达99.0%。
实验标明：pH值控制在2左右可取得最高沉积率；进步温度可加快钒的沉积；拌和能使沉积物均匀分散，进步反应速度，特别是在沉积后期溶液中钒浓度不断下降时，拌和的影响更显着。
沉积出的红钒经洗刷后，在氧化气氛中于500～550℃下热解2h，可得到棕黄色或橙红色粉状精钒产品。
四、三废处理计划
石墨尾矿提钒的进程中，会发生废气、废水和废渣，假如直接排放会对环境构成极大的损害，因而有必要加以管理。
废气管理：废气首要为石墨尾矿加酸焙烧进程中发生的SO2气体。此外，烟道中还含有必定量的烟尘。关于SO2气体，能够选用天然高比表面积多孔矿藏材料进行吸附。如斜发沸石、丝光沸石具有杰出的耐酸、耐高温功能，能够用来吸除SO2气体，并可通过解吸办法收回SO2。
废石管理：浸出、萃取和沉钒进程中会发生废水，其间含有酸、有机物、金属离子等，不能直接排放，须通过管理。可选用直接循环回用工艺技能，尽量削减废水排放量。终究排出的废水，可选用中和技能处理其间的废酸，选用活性炭吸附工艺处理其间的有机物。对废水中的铁、钛、镁等金属杂质，可使其以氢氧化物的方式沉积；对少数的铬离子等有害元素，能够使用构成的氢氧化物进行吸附。
废渣管理：废渣首要指石墨尾矿经焙烧浸出后发生的滤渣。该滤渣的首要组分是由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等组成的硅酸盐，并且粒度较细（－300目），又通过热处理，因而具有较高的活性，能够将其替代粉煤灰和矿渣作为水泥掺合料和出产建筑材料的质料，然后完成废渣的资源化。
五、定论
选用加酸焙烧－水浸－除钾铝－萃取－反萃取－氧化沉钒处理金溪石墨矿浮选尾矿，钒的浸出率、萃取率、反萃取率和沉积率可别离到达95.5%、87.6%、99.9%和99.0%，一起可取得对浮选尾矿产率别离为9.2%和23.2%的钾明矾和铵明矾。此外，浸出渣首要由硅酸盐组成，并具有较高的活性，能够作为水泥掺合料和出产建筑材料的质料。
黑色金属钒简介及应用
2019-03-07 10:03:00
钒(V)元素简介 单质：钒 单质化学符号：色彩和状况：银白色。密度:5.96克/厘米3。熔点:1890±10℃沸点:3380℃，发现人：塞夫斯唐姆 发现时代：1830年元素描绘高熔点金属之一，呈浅灰色。密度5.96克/厘米3。熔点1890±10℃，沸点3380℃，化合价+2、+3、+4和+5。其间以5价态为最安稳，其次是4价态。电离能为6.74电子伏特。有延展性，质坚固，无磁性。具有耐和硫酸的身手，并且在耐气-盐-水腐蚀的功能要比大多数不锈钢好。于空气中不被氧化，可溶于、硝酸和。
话说铝燃料电池： 铝燃料电池的应用（一）
2019-01-08 17:01:35
车辆牵引动力
铝燃料电池可分为功率型的与容量型的，前者适用于牵引动力，应用于车辆、航空航天器、航船等领域；后者主要适用于UPS（不间断电源），应用于通讯基站、移动式充电桩、智能微电网等，以及应急电源、备用电源、信号电源、便携电源等。铝燃料电池可设计成储备电池，使用前进行活化，使用期满后，可通过移去消耗的铝阳极，换上新的铝阳极，此过程称为机械再充，铝阳极被称为可更换极。机械可再充铝燃料电池已用于取代因质量和噪声限制而不适合某些方面应用的柴油和汽油发动机，且应用潜力巨大。下面介绍一些在车辆领域，东深新能源科技有限公司的铝燃料电池系统的应用实例。
E2 RPS电电并行充供电系统
此系统已在国内某品牌SUV（sport utility vehicle，多用途跑车）得到应用，在标准马路上试跑了1008km，与标配锂电池的技术参数比较见表1。
乘人车不同行驶速度下续航1000km并行方案配置数据
东深新能源科技有限公司对装有纯锂离子电池与E2 RPS铝燃料电池的某型乘人车进行上路试跑，它们的并行方案配置数据对比见表2，由表中的数据对比可见，铝燃料电池的各项指标明显优于纯锂电池的。
特斯拉汽车公司生产的铝燃料电动汽车每行驶400km——600km放出一次氢氧化铝Al（OH3），行驶1600km——3100km（约3个月）添加或换一次铝燃料。
汽车动力指标比较
东深新能源科技有限公司对锂离子电池、氢燃料电池、铝燃料电池、汽油作为汽车动力源时的各项指标作了比较，铝燃料电池优势极为明显，而从长远来看尤为突出。2016年，中国科学院宁波材料研究所研制出石墨稀阴极千瓦级铝燃料电池，其性能得到更大全面提升。
铝燃料电池除可全面广泛用作乘人小车、公共汽车、冷藏车等的牵引动力外，在中国还已用作全铝纯电物流车的动力。中通客车公司自主研发生产的全铝厢式纯电物流车LCK5045XXYEV6已于2017年5月底在中通公司“轻舟”生产基地正式下线。该车是中通客车公司专门面向城市物流行业打造的一款新一代纯电动物流车，车身长6m、整备质量2.9吨，较大总质量4.5吨，装载空间13.5m3，耗电量低，仅0.25kWh/km。
小飞机及舰船驱动
铝燃料电池除可以广泛应用于驱动各种汽车外，还可以驱动舰船与用作AIP系统（自动图象处理系统），以及用作小飞机的动力源。国内一企业的双人座轻型电动飞机用铝燃料电池驱动，该机翼展14.5m，机长6.6m，较大起飞质量500kg，较大载荷230kg，较大飞行速度160km/h，目标飞行时间≥2h，而眼下全世界较长飞行时间的电动飞机为45min。
话说铝燃料电池：铝燃料电池的应用（一）
2019-01-08 09:58:37
车辆牵引动力
铝燃料电池可分为功率型的与容量型的，前者适用于牵引动力，应用于车辆、航空航天器、航船等领域；后者主要适用于UPS（不间断电源），应用于通讯基站、移动式充电桩、智能微电网等，以及应急电源、备用电源、信号电源、便携电源等。铝燃料电池可设计成储备电池，使用前进行活化，使用期满后，可通过移去消耗的铝阳极，换上新的铝阳极，此过程称为机械再充，铝阳极被称为可更换极。机械可再充铝燃料电池已用于取代因质量和噪声限制而不适合某些方面应用的柴油和汽油发动机，且应用潜力巨大。下面介绍一些在车辆领域，东深新能源科技有限公司的铝燃料电池系统的应用实例。
铝燃料电池可分为功率型的与容量型的，前者适用于牵引动力，应用于车辆、航空航天器、航船等领域；后者主要适用于UPS（不间断电源），应用于通讯基站、移动式充电桩、智能微电网等，以及应急电源、备用电源、信号电源、便携电源等。铝燃料电池可设计成储备电池，使用前进行活化，使用期满后，可通过移去消耗的铝阳极，换上新的铝阳极，此过程称为机械再充，铝阳极被称为可更换极。机械可再充铝燃料电池已用于取代因质量和噪声限制而不适合某些方面应用的柴油和汽油发动机，且应用潜力巨大。下面介绍一些在车辆领域，东深新能源科技有限公司的铝燃料电池系统的应用实例。
E2 RPS电电并行充供电系统
此系统已在国内某品牌SUV（sport utility vehicle，多用途跑车）得到应用，在标准马路上试跑了1008km，与标配锂电池的技术参数比较见表1。
乘人车不同行驶速度下续航1000km并行方案配置数据
东深新能源科技有限公司对装有纯锂离子电池与E2 RPS铝燃料电池的某型乘人车进行上路试跑，它们的并行方案配置数据对比见表2，由表中的数据对比可见，铝燃料电池的各项指标明显优于纯锂电池的。
特斯拉汽车公司生产的铝燃料电动汽车每行驶400km——600km放出一次氢氧化铝Al（OH3），行驶1600km——3100km（约3个月）添加或换一次铝燃料。
汽车动力指标比较
东深新能源科技有限公司对锂离子电池、氢燃料电池、铝燃料电池、汽油作为汽车动力源时的各项指标作了比较，铝燃料电池优势极为明显，而从长远来看尤为突出。2016年，中国科学院宁波材料研究所研制出石墨稀阴极千瓦级铝燃料电池，其性能得到更大全面提升。
铝燃料电池除可全面广泛用作乘人小车、公共汽车、冷藏车等的牵引动力外，在中国还已用作全铝纯电物流车的动力。中通客车公司自主研发生产的全铝厢式纯电物流车LCK5045XXYEV6已于2017年5月底在中通公司“轻舟”生产基地正式下线。该车是中通客车公司专门面向城市物流行业打造的一款新一代纯电动物流车，车身长6m、整备质量2.9吨，zui大总质量4.5吨，装载空间13.5m3，耗电量低，仅0.25kWh/km。
小飞机及舰船驱动
铝燃料电池除可以广泛应用于驱动各种汽车外，还可以驱动舰船与用作AIP系统（自动图象处理系统），以及用作小飞机的动力源。国内一企业的双人座轻型电动飞机用铝燃料电池驱动，该机翼展14.5m，机长6.6m，zui大起飞质量500kg，zui大载荷230kg，zui大飞行速度160km/h，目标飞行时间≥2h，而眼下全世界zui长飞行时间的电动飞机为45min。
锑化物在蓄电池行业中应用
2019-01-31 11:06:17
普通及少保护电池用铅锑合金，铅酸蓄电池的正极板合金，铅是构成板栅的首要材料，单纯铅太软，铸造及加工极不便利，选用合金化的办法是改进和进步材料功能的首要办法。因此，适用于蓄电池板栅适用的Pb—Sb、Pb—Ca等二元合金相继发作，为进一步改进这些合金的功能及耐蚀性，掺有不同元素， 例如适量As、Ag、Bi、Cd、Sn、Co、Se、Te、Sr、Al等的多元合金亦得到了广泛的研讨和运用。
板栅合金按其蓄电池的类型可分为普通型、少保护型、免保护型及其他无锑型或轻型几种板栅。因为铅蓄电池的运用寿数首要取决于正极，将在后边介绍普通型和少保护型电池板栅合金。
普通型蓄电池板栅合金
铅—锑合金
普通型蓄电池仍大多运用铅锑合金。合金的首要组成为：Pb和Sb（2%～12%），但现在更为广泛运用的组成为：Pb和Sb（4%～6%）
Pb—Sb合金的长处：
其抗拉强度、延展性、硬度及晶粒强化效果均显着优于纯铅；
其熔点及缩短率低于纯铅，且具有较好的铸造功能；
具有比纯铅更低的热膨胀系数，因此，在循环冲放电时，板栅不易变形；
其腐蚀较纯铅更均匀，且Sb对板栅腐蚀膜中PbO2的成长有显着的抑制效果
增强了板栅与活性物质之间的“粘附力”，有利于铅蓄电池的深充深放才干及循环充放寿数。
在铅蓄电池的正极板中，Sb的存在关于极板在循环寿数中—PbO2的构成有显着效果。最近的研讨现已标明：以纯铅做板栅的电池，所到达的最大电 化学容量不会因电池重复充放而进一步增加，但对含Sb的Pb—Sb合金系统发现容量却随充放的重复进行而逐步增加。这或许来自两方面的影响：一是Sb促进 两种高形状的—PbO2和β—PbO2之间的晶键合；二是Sb在腐蚀产品中作为β—PbO2的成核催化剂而附着于板栅的表面。
上述总的结果是使PbO2的颗粒得到强化，且使表面结晶坚持较小的颗粒性状，然后进步了电池的电化学容量，延长了电池的充放寿数。
铅锑合金存在如下缺陷：
合金的电阻比纯铅稍大，仍有人以为其耐腐蚀功能不如纯铅；但含锑合金的腐蚀状况究竟比纯铅更为均匀，即使其腐蚀程度稍大于纯铅，也不至于对铅蓄电池的功能构成较大的影响。
Sb的搬运行为加快了电池的自放电。
Pb—Sb合金的首要缺陷是Sb的存在显着降低了负极的析氢过电位，然后加快了电池的自放电，不利于电池的保护。从正极板栅中溶出的Sb，经过隔板 搬运并堆积于负极活性物质的表面，因为Sb上析氢过电位较低，因此显着增加了电池在充电及贮存期间的析氢量。此外，在过充电条件下，Sb还会以SbH3的剧毒气体逸出，这也是含锑板栅的缺陷之一。
合金中Sb的搬运时不可避免的，也就是说，以Pb—Sb合金作为板栅而制得的蓄电池，其自放电引起的很多逸气和运用中的频频加水保护是不可避免的。为了有效地进步铅蓄电池的电化学功能及运用寿数，有必要开展功能更为优秀的铅锑多元合金以替代Pb—Sb合金。
铅锑砷合金
铅锑二元合金板栅的腐蚀、变形时近代蓄电池损坏的重要原因，为寻觅更优秀的合金，以进步铅蓄电池的运用寿数，国内外进行了很多的研讨工作。经长时间的研讨和实际运用标明，现在较为老练的优秀合金为铅锑砷合金。该合金的常用组成为：Pb、Sb（4%～6%）和As（0.1%～0.15%）。
铅锑砷合金的首要长处是：
砷的参加显着的进步了蓄电池板栅的耐蚀性，用失重法侧得含砷合金的腐蚀虽与普通铅锑合金的腐蚀速率相差不大，但砷的细晶化效果使含砷合金的腐蚀比较均匀因此用Pb—Sb—As板栅拼装的电池，其循环寿数增加25%～30%，研讨结果标明砷对铅阳极膜中PbO2与PbO、PbSO4 的成长有必定的抑制效果。一起，所构成的膜更疏松，但散布却更均匀，这与晶粒细化效果是共同的。
砷的参加改进了板栅的机械强度，尤其是进步了板栅的硬化速度，然后延缓了板栅的线性“长大”、变形。
含砷板栅与活性物质之间的“粘附力”较Pb—Sb合金更强，对活性物质掉落有必定的抑制效果。
铅锑砷合金仍具有不足之处：
含砷合金所固有的脆性使其可铸性在必定程度上下降，因此，需求正确地规划模具，合理地操控铸造温度和冷却条件，在这方面，上海蓄电池厂积累了丰厚的经历，十多年来延用至今，效果非常显着。
As有必定的毒性，宜预先在防护条件安全的当地配成铅锭或母合金，再在铸板时运用。
铅锑砷锡合金
为坚持Pb—Sb—As合金的上述长处，战胜含砷合金的脆性，可选用增加适量锡的Pb—Sb—As合金，这种合金的首要组成为：
Pb、Sb（4%～6%）、As（0.1%～0.15%）、Sn（0.05%～0.5%）少数Sn的增加显着改进了溶融态As合金的流动性及可铸 性，然后显着地减少了因Sb 和As的增加而引起的脆性。
但Sn的含量不宜超越0.5%以上，过高的Sn含量或许有助于电池的自放电，且Sn的报价较贵，不用要地增加了本钱。
铅锑银合金
在现在所研讨的耐腐蚀合金的增加剂中，银是特别值得注意的。研讨标明，乃至含量仅0.1%的银参加Pb—Sb合金中，实质上也能显着进步铅锑合金的耐腐蚀性。
铅锑银合金的首要组成为：
Pb、Sb（4%～7%），Ag（0.1%～0.5%）
增加Ag的三元Pb—Sb—Ag合金杰出的耐腐功能首要取决于Ag德变晶效果。选用电子显微技能对Pb—Sb4.5%—Ag0.2%合金的阳极腐蚀机理的研讨结果标明：在均质的Pb—Sb—Ag系合金中，腐蚀的发作首要是因为基体晶粒的选择性氧化及锑相所遭到的有限损坏。银多半是附着在Sb相上，包围着Sb椭球体，因此避免了从腐蚀着的阳极发作锑相的选择性溶解，然后使含Ag的三元合金具有较好的耐蚀性。
此外，Ag可使氧的过电位有显着下降，然后使充电期间氧的分出进程加快。且Ag的报价较贵，Ag在合金中的含量不宜过高。
铅锑铜合金
为替代报价较贵的Ag，人们企图选用Cu以得到Pb—Sb—Cu合金。这种合金的组成一般为：Pb—Sb（6%）、Cu（0.069%）
合金的首要特点是Cu增加了合金的抗拉强度及流动性，降低了板栅的脆性，增加了合金的初期硬度，扩展了铸造温度规模。此外，Cu与Sb构成的金属互 化物Cu3Sb，使得Pb—Sb—Cu合金具有优于Pb—Sb合金的耐蚀性。
尽管Cu的报价比Ag低，但Pb—Sb—Cu合金的功能总的来说仍比不上含银合金。含铜合金的另一缺陷是，在模具过热（例如19℃以上）的状况 下，板栅的脆性仍较大。
铅锑砷铜合金
质量优秀的Pb—Sb—As合金因铸造条件不妥而导致必定的脆性。在含As合金中参加少数的Cu，对改进其脆性及耐蚀性可起到杰出的效果。
这种合金的一般组成为：
Pb—Sb（6%）、As（0.2%）、Cu（0.09%）
Pb—Sb—As—Cu合金的长处是As与Cu效果生成了砷化铜Cu3As，并且，As只要在Cu参加下生成砷化铜后才干作为一种更好的变晶剂和成核剂，然后起到比Pb—Sb—Cu更优秀的耐蚀功能。
从含钒钢渣中提钒
2019-01-03 15:20:48
含钒钢渣是含钒铁水直接在转炉里按一般碱性单渣法炼钢而得到的钢渣。该种渣成分复杂，又经常波动。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高，钒含量较低。研究结果表明，硅酸三钙(Ca3SiO5)，其形状受空间限制，自行性差，一般呈不规则粒状填充于其他矿物格架之间，并包裹其他矿物。硅酸三钙相中V2O5的含量较低，约1.47%，但由于该相在渣中占得比例大，仍有17.88%的V2O5夹杂其中。镁--方铁石系方镁石、方锰石构成的固溶体系列，其分子为(Mg0.58，Fe0.36，Mn0.06)1.00O，该矿物中含钒很少。
钙钛氧化物是一种新矿物，分子式为(Ca3.02，Mn0.013.03(Ti1.36，V0.37，Fe0.23，Mg0.01，Si0.09)2.12O7，可简写成Ca3(Ti，V)2O7。该矿物是一种黑色厚薄不等的长板状矿物，并与其他矿物连生，钒置换钛进入晶格中。该矿物中V2O5含量为9.78%，其钒量占渣中总钒量的78%，是提钒的主要对象。含钒钢渣返回高炉处理是我国首创的一种提钒工艺。它是把含钒钢渣再烧结后返回小高炉，练出含钒2~3%的铁水，再兑入氧气底吹转炉内吹炼，得到V2O5含量高于35~40%的高钒渣。此渣在电炉内直接还原，制取含钒大于35%的钒铁合金。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高。用传统的钠盐焙烧--水浸提钒工艺，钒浸出率很低。目前研究出的钠盐焙烧--碳酸化浸出工艺较好的解决了氧化钙的危害。
在含钒钢渣中，钒主要赋存在钒钙钛氧化物中，焙烧时钒钙钛氧化物与碳酸钠反应：2Ca3V2O7+Na2CO3+O2=3CaO+2NaVO3+Ca3(VO4)2+CO2硅钒酸钙与碳酸钠也发生类似反应：2[Ca2SiO4·Ca(VO4)2]+Na2CO3+O2 =2Ca2SiO4+2NaVO3+Ca3(VO4)2+5CaO+CO3烧结后水溶性钒约20%，碳酸化浸出的钒约60%。
焙烧主要技术条件：渣碱比100:18，钢渣的磨细度-200目大于60%，制粒后的粒度直径5~10mm，焙烧温度1100℃，物料停留时间3.7小时。技术指标是：生产能力1.58T·m-2·d-1，烟尘率0.5%，熟料转浸率85%。
石墨烯在锂硫电池中的应用
2019-01-03 09:36:39
随着便携式电子设备和电动汽车等产业的快速发展，人们对高能量密度电池的需求日益迫切，然而在传统锂离子电池中，正极材料因“插层式”的储锂机制导致其容量普遍较低，无法满足快速增长的市场需求。因此，新型高能量密度二次电池的探索和研发成为了储能领域的研究热点，锂硫电池就是其中之一。
一、锂硫电池简介
锂硫电池的工作原理基于硫和Li+可以发生可逆的氧化还原反应，两者之间的电化学反应式如下：基于该反应的硫正极的理论比容量高达1675mAh/g，是传统锂离子电池正极材料的10倍，同时硫储量丰富、成本低，因此锂硫电池受到了广泛关注，然而硫及多硫化物本身性质的缺陷，使得锂硫电池仍存在很多问题。
首先，硫是绝缘体，导电性差，给电荷传递过程带来困难;其次，多硫化锂可以溶解在电解质中，易迁移到金属锂一侧被还原成不溶性Li2S沉积在金属锂电极表面发生“shuttleeffet”现象;再次，可溶性多硫化锂被完全还原成不溶性硫化物时，会阻碍电子和离子的有效传输;最后，单质硫转化为不溶性硫化物后，由于两种物质密度的差异，会造成体积效应，降低电极稳定性。因此，锂硫电池存在实际容量低、循环性能差和信率性能不佳等缺点。
二、石墨烯在锂硫电池中的应用
针对上述问题，为了获得高性能的锂硫电池，研究者对硫正极进行了多种手段的复合与改性研究，设计并制备了一系列具有新颖结构和优异性能的复合硫正极材料。其中，碳材料因其导电性高、结构丰富、比表面积大等优势而得到了广泛应用，而石墨烯这一新型碳材料在提升锂硫电池性能方面有优异表现。
石墨烯是优异的电子导体，同时具有机械强度高、比表面积大等优点，同时化学改性的石墨烯及石墨烯衍生物具有一系列能为负载提供诸多活性位点的表面官能团，因此石墨烯在复合硫正极材料中得到了广泛的应用。
一方面，石墨烯被用作硫正极的导电载体，弥补硫导电性差的缺陷;另一方面，通过合理的结构设计与表面改性，石墨烯还能够抑制多硫化物的溶解。此外，在最近的研究中，科学家还发现通过石墨烯功能涂层的设计，能够减缓多硫化物在正负极之间的穿梭，抑制“shuttleeffet”现象。
1、石墨烯/硫复合正极材料研究进展
石墨烯极高的电导率可以弥补硫颗粒导电性差的问题，因此石墨烯材料多被设计成负载硫单质的导电基体或者导电网络，比如石墨烯泡沫结构可实现石墨烯与硫在纳米尺度的均匀复合，能够为硫提供快速与高效的电子传输通道，同时纳米孔还能够有效束缚多硫化物。
常规条件下获得的三维石墨烯尽管结构丰富，但极为蓬松，表观密度很低，导致硫负载后复合电极材料体积能量密度严重不足，为此，中科院沈阳金属所成会明院士利用CVD方法在泡沫镍上获得三维多孔石墨烯泡沫。图1 (a)柔性石墨烯/硫复合材料的制备流程;(b、c、d、e)石墨烯/硫复合电极材料照片及柔性展示
该方法不仅能够负载高比例的硫，而且硫的含量能够在3.3~10.1mg/cm2范围内进行调控，特别是负载量为10.1mg/cm2的电极，能够获得极高的比面积容量(13.4mAh/cm2)。
另外，考虑到石墨烯独特的二维片状纳米结构，采用以石墨烯纳米片作为包裹材料，构筑具有“核壳”结构的复合电极材料也是固定多硫化物，缓解其溶解的重要方式。先在碳纳米纤维表面均匀负载上硫，再使用石墨烯包覆在硫表面是一种很有效的方法。图2 具有同轴结构石墨烯/S/碳纳米纤维复合电极制备图
2、石墨烯功能涂层在锂硫电池中的应用
为提高锂硫电池的循环稳定性,除了对硫正极材料的组成与结构进行调控以抑制多硫化物的溶解，通过极片结构的设计来减弱“shuttleeffect”也是一条重要途径。例如，在硫正极和隔膜间添加一层缓冲层能够极大的提高锂硫电池的寿命。图3 石墨烯隔膜涂层有效阻挡多硫化物迁移示意图
石墨烯/硫/石墨烯-隔膜的创新极片结构设计，一方面将集流体由传统的Al箔改为石墨烯;另一方面对隔膜进行改性，改变了原有隔膜与硫正极直接接触的方式，在隔膜表面涂布一层石墨烯材料。
采用传统的极片结构，在循环过程中多硫化物溶解在电解液后，会穿过隔膜进入金属Li一侧，而在这一新颖结构中，存在于隔膜与正极材料之间的石墨烯层能够有效阻止多硫化物的迁移。另外，由于石墨烯材料优异的力学性能，石墨烯改性隔膜能够有效缓解硫正极在充放电过程中的体积变化，保持极片结构的完整性。
综述：
电化学储能在当今人们的生产生活中占有重要地位，无论是可再生能源的大量存储还是便携式设备的高密度存储，对电化学储能器件和材料的成本、储能密度、稳定性等指标都提出了较高的要求。
锂硫电池由于其理论比容量、比能量高，原料价廉易得，在未来电化学储能领域中将极具竞争力，如果通过石墨烯的应用能够改善锂硫电池实际容量低、循环性能差和信率性能不佳等缺点，在不远的将来，锂硫电池的表现可能会给我们带来更多惊喜。
钒知识
2019-03-08 09:05:26
钒是高熔点稀有金属，密度5.96，熔点1890℃，沸点3380℃，有耐性，在中加热变脆，含氧和氮的钒也有脆性。钒是电的不良导体，其电导率仅为铜的十分之一。室温下，钒不与氧效果，在加热条件下被氧化成VO、V2O3、VO2、V2O5，高温下与大都非金属元素(如氮、碳、硫)发作反响。钒还能与铝、钴、铜、铁、锰、钼、镍、钯、锡、硅构成合金。钒的氧化态为-1、+1、+2、+3、+4、+5，一般+2和+3价钒的氢氧化物呈碱性，+4和+5价钒的氢氧化物呈，+5价钒在不同酸度的水溶液中构成不同组成的钒酸盐。在常温下，钒有较好的抗蚀性，本领、稀硫酸、碱溶液和海水腐蚀，但能被硝酸、或浓硫酸腐蚀。
钒在地壳中常与其他元素伴生，富集成工业矿床的很少。首要涣散于钒钛磁铁矿、铀矿、磷矿、铝钒土及煤炭中。钒的矿藏首要有绿硫钒矿(V2S+nS)、钒云母〔K2(Mg，Fe)(Al，V)4Si12O32•4H2O〕、钒铅矿〔PbCl2•3Pb3VO4〕2〕、钒钾铀矿(K2O•2V2O3•V2O5•3H2O)等。
钒矿的分化办法有：①酸法，用硫酸或处理后得到(VO2)2SO4或VO2Cl。②碱法，用或碳酸钠与矿石熔融后得到NaVO3或Na3VO4。③氯化物焙烧法，用食盐和矿石一同焙烧得到NaVO3。
金属钒的制取：含钒的矿藏经处理后得到五氧化二钒，再将五氧化二钒用碳、硅、铝复原得到金属钒;或用、镁复原的办法制取金属钒。
钒是冶金工业的重要质料。在钢铁中，钒首要是以钒铁的方式参加，首要起脱氧和脱氮的效果，一起可进步钢的强度、耐性、淬透性和回火稳定性。现在，90%的钒用作钢铁增加成分出产高强度低合金钢、高速钢、工具钢、轴承钢、耐热钢、不锈钢和铸铁等。钒还用于钛合金、钴和镍基高温合金的增加剂。
V2O5广泛用作有机和无机氧化反响的催化剂，用于出产硫酸、精粹石油。钒在电子工业中可用作电子管的阴极、栅极、X射线靶、真空管加热灯丝。硅化钒和镓化钒是杰出的金属间化合物超导材料。在玻璃工业，钒可用于制作吸收紫外线的玻璃，以及用于制作护目玻璃和防护屏等。
含钒溶液的水解沉钒
2019-01-21 18:04:28
含钒溶液经净化后，钒多以五价钒酸根存在。随溶液酸度增加，钒酸根会以钒酸的形式析出，俗称红饼。钒的水解主要取决于酸度、温度、钒浓度及杂质的影响。析出的沉淀也会因pH值、钒浓度的变化呈不同的聚合状态。有关的机理在认识上还不统一。大致可勾画如下，由图1及图2关于钒酸水溶液的性质图可以看出：钒浓度／（mol·L－1）溶液pH值主要的钒离子水解产物低，10－4酸性低4～8高，50×10－32～3高，50×10－31～6高，50×10－310～12高，50×10－313～当pH值约1.8时，V2O5的溶解度最小，约230mol／L。V2O5与H2SO4之间的浓度关系如下：[H2SO4]／（g·L－1）2.312.017.121.2V2O5／（g·L－1）0.240.781.142.04
表1列出一组V2O5－H2SO4－H2O系的数据。
表1 V2O5－H2SO4－H2O系统平衡数据30℃75℃V2O5／%H2SO4／%密度／（g·㎝－3）析出相V2O5／%H2SO4／%析出相1.637.31.066①1.4817.43①4.7923.51.219①2.0024.18①7.437.261.370①5.0633.0①4.4145.01②5.4838.02②5.554.361.519②5.2741.01②9.1460.421.661②5.1346.56②5.4466.76③8.0952.31③1.5974.67③9.0857.33③6.2173.26④10.860.20④0.27680.411.727④7.514.98④0.05399.161.817④7.5270.50④9.2640.491.440①②0.1393.44④10.4962.221.734②③6.1034.30①②1.5077.481.714③④8.2949.53②③11.9657.56③④表中析出相：①V2O5·3H2O，V2O5 红褐色、针状；
②V2O5·2 H2O，2SO3·8H2O 粉红色、无定形、棕红色、针状；
③V2O5·H2O，V2O5·2SO3·3H2O 淡黄、针状、红色、柱状；
④V2O5，V2O5·5SO3·4H2O 黄色、针状、黄色、晶状。
对钒水解有重要影响的因素有温度、酸度、钒浓度及杂质含量等。图1 图2 V2O5溶解度与pH的关系（25℃）
1—V2O5／ ，lg ＝－0.82－pH；2—不析出V2O5
lg ＝－0.04－pH；3—V2O5／ ，lg ＝－4.44＋pH；
4—不析出V2O5，lg ＝－3.00＋pH；5— ／ ，
pH＝1.03－0.333 lg ；6— ／ ，pH＝2.62；
7— ／ ，pH＝7.38＋lg图2 钒在水溶液中的状态与钒浓度及pH的关系（25℃）
一、温度
钒水解沉淀应在90℃以上进行，最好在沸腾状态。不同温度及酸度下沉淀率与时间的关系见图3。图3 沉淀率与时间的关系：Ⅰ－0.855；Ⅱ－0.954；Ⅲ－1.16；Ⅳ－1.18
二、钒浓度
溶液中含V以5～8g／L为宜。浓度过高，则结晶成核过快，易形成疏松的滤饼，吸附较多杂质及游离水。红饼组成xNa2O·yV2O5·z H2O中的x／y偏大。当溶液中含钒浓度低时，则会有负面影响。
三、杂质的影响
磷与钒形成稳定的络合物H7[P（V2O5）6]，还与Fe3＋、Al3＋形成磷酸盐沉淀，会污染红饼。为此要求净化后液含P小于0.15g／L。当酸度较高时，可使FePO4、AlPO4的溶解度提高，而减少磷对红饼的污染。
硅、铬、铝、铁等离子浓度较高时，水解生成的胶体沉淀物，妨碍V2O5晶体的长大，使水解速度变慢，生成的红饼沉降、过滤困难。适当提高酸度，可以改善此类不良的影响。
氯离子可以加快钒水解沉淀的速度。而硫酸钠含量在20～160g／L，会使钒水解沉淀速度下降，主要表现为延长晶核孕育期。氯化钠或硫酸钠过多都会使红饼中V2O5含量降低。
四、搅拌
钒的水解沉淀是一个伴有热量、质量传递的水解反应过程，因此必须保持适宜的搅拌速度，已达到临界悬浮状态，没有任何死角为宜。工业用的机械搅拌沉钒罐为圆柱形，内径2～5m，容积4～5m3。罐内壁衬耐酸瓷砖或辉绿岩。中心安装不锈钢搅拌器。罐壁附近设不锈钢蒸汽加热管。
水解沉钒是间歇作业，先加入25%的沉钒前液，开始搅拌，再加入所需的硫酸，然后通蒸汽加热到90℃以上接近沸点。继续添加剩余的75%的沉钒前液。最后分析溶液中游离酸及钒的浓度，调整酸度或补加沉钒前液，以使最后溶液中含钒小于0.1g／L为终点。停止加热、搅拌、再静置10～20min后过滤，即得红饼。根据生产规模，过滤设备可采用吸滤盘、压滤机或鼓式真空过滤机。
红饼须先经干燥去除水分，再在1073～1173K温度下熔化，浇铸成片状，作为炼钒铁的原料。
水解沉钒早期用得比较普遍，但所产红饼熔片V2O5的含量仅为80%～90%，纯度较低，且耗酸量大，污水量大，故现已基本为铵盐沉钒所取代。
镍镉电池应用
