Estudo da sulfatação durante a formação de placas positivas empastadas de bateria de chumbo-ácido

Abstract

Resumo: Foi estudada a influência da sulfatação do material precursor de placas positivas empastadas de bateria de chumbo-ácido durante o processo de formação. A influência desta sulfatação na capacidade das placas foi determinada. Para isso, diversas placas foram formadas, sem soaking, em eletrólitos com distintos pHs. A concentração do íon SO42- foi mantida constante em 1 mol.L-1 em todos os eletrólitos através da adição de Na2SO4. As formações foram realizadas galvanostaticamente com uma carga seis vezes maior do que a carga teórica necessária. Após a formação, as placas eram lavadas para retirar o eletrólito residual da formação. A comparação das capacidades das placas foi realizada através de descargas galvanostáticas com corrente equivalente a uma descarga em regime de trinta horas (i30) de uma placa de 9 Ah. Algumas placas foram formadas em H2SO4 1M para comparação. Foram realizadas medidas de macroporosidade e área superficial B.E.T. para verificar as mudanças no material ativo positivo das placas. Como resultado, foi verificado que placas formadas em eletrólitos alcalinos e neutros apresentam menor capacidade em relação a placas formadas em H2SO4 1M. As distintas capacidades das placas foram associadas à sulfatação do material precursor que ocorre no início da formação e que gera uma microporosidade altamente desenvolvida no material ativo positivo das placas depois de formadas. Foi mostrado que as capacidades das placas formadas variam inversamente ao pH de formação, até um limite alcalino onde não ocorre mais sulfatação do material precursor. Paralelamente, foi demonstrado que mesmo com capacidades diferentes, essas placas apresentaram macroporosidades iguais. Esse fato demonstraria que a variação da capacidade da placa pode ser atribuída a mudança na microposidade em seu material ativo. As contribuições dos macroporos e dos microporos à capacidade total das placas foram determinadas.

Abstract: Lead acid battery positive pasted plate active material sulfatation during formation was studied during formation. The influence of this sulfatation on plate capacity was determined. To do that, different kinds of plates were formed, without soaking, in different pHs electrolytes. The SO42- ion concentration was maintained constant about 1 mol/L in all electrolytes adding Na2SO4. The formations were galvanostatic using six times as much charge as necessary to perform the total transformation when theoretically calculated. After formation, plates were washed to eliminate any formation electrolyte residue. Plate capacity comparations were performed using galvanostatic discharges with 30 hours discharge regime currents (i30) for a 9 Ah plate. Plates were formed in H2SO4 1M for comparation. Were performed macroporosity and BET superficial area measurements to verify changes in positive plates active materials (PAM). As a result was confirmed that plates formed in alkaline and neutral electrolytes show less capacity than plates formed in H2SO4 1M. The different capacities were correlated to plate sulfatations during formation first stage process that leads to a high developed microporosity in formed plates. It was shown that formed plates capacity are in inverse proportion to formation pH up to some alkaline limit when no more precursor material sulfatation occur. In parallel, it was demonstrated that even in cases when plates show different capacities, the measured macroporosity was the same. This fact demonstrated that different plate capacity can be explained by the different nanopores structure. It was measured the macropores and nanopores total contribution to plate capacity.