铅酸蓄电池用硫酸的制备方法

邓全忠，任天赐，裴新彬，吴思斌，周涛，陈黎升

（1.风帆有限责任公司，河北 保定 071057；2.上汽大众，上海 201805）

1 铅酸蓄电池用硫酸

铅酸蓄电池的充放电是通过 Pb/PbO2与 PbSO4的相互转换实现的。蓄电池充放电过程中，电解质 H2SO4通过二级解离，释放出 H+、HSO4–、SO42–离子，与正负极板铅膏 Pb/PbO2发生双硫酸盐化反应，实现蓄电池化学能与电能的转换；另一方面，硫酸溶液作为溶剂，可以较好地溶解 Na2SO4、Ce（SO4）2•4H2O、SnSO4等电解液添加剂，提高产品的使用寿命、充电接受能力等[1]。

由于制造方法不同，现行工业硫酸中会含有多种杂质。铅酸蓄电池用硫酸溶液中常见的杂质可分为 3 类：① 多价态金属正离子，如 Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu2+、Cr3+/Cr5+等；② 金属，如 Mn、Fe、Zn、Ag、Cu、Ni 等；③ 氧化剂负离子，如 MnO4–，ClO3–，ClO4–等。铅酸蓄电池反应涉及 Pb/PbO2与 PbSO4之间的相互转换，同时伴随着副反应 H2和 O2的生成。当电解液中含有杂质，纯度不够高时，一方面杂质会降低氢气和氧气析出电位，加快蓄电池充电过程中的水解反应，另一方面也会促使充电电流更多地用于分解电解液中含有的水分，增大蓄电池水损耗，同时降低蓄电池的充电效率，增加蓄电池自放电，严重影响蓄电池的性能[2]。因此，用于制造电池的硫酸溶液应达到明确的纯度等级。现行国标 GB/T 534—2014 中规定了工业硫酸的各种纯度等级，参见表 1。

表1 浓硫酸的技术要求

2 我国工业硫酸的生产状况

据统计，2019年我国硫酸年总产量为 8 936 万t，2020年1～5月硫酸产量为 3 253 万t。全国除了北京、海南、西藏三大区域没有生产硫酸产品外，其余省市均有硫酸工业布局。受硫酸主要生产企业云天化、贵州开磷、江铜集团、金川集团、龙蟒佰利联、湖北新洋丰、湖北宜化等布局的影响，云南、湖北、贵州、江西、安徽、甘肃、河南等区域是我国硫酸主产地[3]。……