铅酸蓄电池由于具有价格便宜、工艺简单，技术成熟、无记忆效应、自放电低以及可以做成单体大容量电池等优点，目前已经在通信、电力、交通等领域得到广泛应用，因此铅酸蓄电池在中国及世界应用领域的发展前景非常广阔。铅酸蓄电池正极板的循环寿命很大程度上依赖于生极板的固化和化成工序，它们产物的活性物质对电池的初期容量、寿命都有较大影响。传统的固化工艺是通过低温固化形成3PbO·PbSO4·H2O(3BS)，3BS化成得到的正极活性物质为较细颗粒的β-PbO2结构(见图1a)，可以使电池具有较高的初容量。近年，有
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学者提出通过高温固化使生极板铅膏形成较多的4PbO·PbSO4(4BS)效果更佳，因为经化成4BS转化成的微密的晶体较大的α－PbO2结构（见图1b），可以使电池有较长的循环寿命和较高的后期容量。而在电池的充放电使用寿命中，α－PbO2最后都将转化为β－PbO2。因此，优化选择合适的工艺，形成合理的3BS和4BS以及β－PbO2和α－PbO2的配比，可以极大的延长铅酸蓄电池的循环寿命和电池容量(见图2)。因此，可对固化化成产物进行跟踪检测以指导工艺的改进，从而生产满足各种需要的铅酸蓄电池。
任何结晶物质都具有特定晶体结构类型，X射线衍射法可以研究物质结构及其结构变化的机制，多晶X衍射仪主要用于物相分析、织构分析和结构分析，它提供一种定性鉴定晶体化合物、定量测定混合物中晶体化合物及研究晶体结构的方便而有效的方法，在化学、物理学、生物学、材料科学、矿物学等领域都有广泛的应用。本研究利用X射线衍射仪(XRD)测定不同固化条件下生极板以及化成阳极板的物相组成及其构成比例等，为铅酸蓄电池建立合理的工艺条件提供理论依据。
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1实验部分
1.1仪器与试剂
XD-3型多晶X射线衍射仪(北京普析通用仪器有限责任公司)，生极板和阳极板样品均来自某电池厂。
1.2实验方法
将待测生极板以及阳极板上某一处的样品取下适量，在玛瑙研钵中研磨至粒度小于200目，压片，将处理好后的样品于X射线衍射仪上进行测定。XRD测定条件设置：Cu靶，管压为40kV，管流为40mA，扫描速度2°/min，步宽：0.01°，2θ扫描范围：10°～80°，发散狭缝(DS)为1°，接收狭缝(RS)为0.3mm，防散射狭缝(SS)为1°，石墨单色器。
2结果与讨论
图谱处理后的不同固化温度下的生极板样品的X射线衍射谱图(见图3，4)。
2.1低温固化生极板样品的X射线衍射谱图2θ=27.3°,28.5°,15.3°等一组峰为三碱式硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，标准卡片号为29-0781)的特征峰;2θ=27.6°，28.7°，29.2°等为四碱式硫酸铅(4PbO·PbSO4，标准卡片号为23-0333)的特征峰;2θ=28.6°，31.8°，48.6°等为氧化铅(PbO，标准卡片号为05-0561)的特征峰。可见，样品主要物相是三碱式硫酸铅以及氧化铅，四碱式硫酸铅的含量较少。通过外标法粗略计算，三碱式硫酸铅的质量百分数大约为65%，而四碱式硫酸铅的质量百分含量为5%左右。
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2.2高温固化生极板样品的X射线衍射谱图
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酸铅(4PbO·PbSO4，标准卡片号为23-0333)的特征峰;2θ=28.6°，31.8°，48.6°等为氧化铅(PbO，标准卡片号为05-0561)的特征峰。可见，样品主要物相是四碱式硫酸铅以及氧化铅，三碱式硫酸铅的含量非常少。
2.3某化成样品的X射线衍射谱图
图谱处理后的某阳极板样品的X射线衍射谱图(见图5)。
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2θ=25.4°，31.9°，49.1°等为二氧化铅(β-PbO2，正方结构，标准卡片号为73-0851)的特征峰;2θ=28.6°，23.4°，34.3°等为二氧化铅(α-PbO2，正交结构，标准卡片号为72-2440)的特征峰。通过外标法粗略计算，可得β-PbO2的质量百分数为60%左右，α-PbO2的质量百分数为40%。可知，正极板样品的主要物相是β-PbO2和α-PbO2，质量百分比为3︰2，无其它杂质成分。
利用X射线衍射可以准确分辨化学组成相同，微观结构不同的二氧化铅以及其它产物，分析结果真实可靠，在研究中起到跟踪检测固化及化成产物的目的，为指导生产工艺的改进提供准确的依据。
3小结
以上对固化化成样品的物相分别进行定性及定量分析，分析结果直接表征不同固化化成条件下的活性产物，从而建立起不同固化化成工艺条件下活性产物的组成和配比的关系。因此，X射线衍射法(XRD)可为测定铅酸蓄电池固化化成产物的组成和配比提供理论依据，可为指导铅酸蓄电池的工艺生产及改进提供简单、易行并可靠的方法。
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