Ảnh hưởng của hình thái, cấu trúc pha của lớp PbO2 kết tủa điện hóa trên nền thép đến khả năng làm việc của điện cực PbO2 trong pin chì dự trữ

 TẠP CHÍ HÓA HỌC 54(3) 321-326 THÁNG 6 NĂM 2016 
DOI: 10.15625/0866-7144.2016-312 
321 
ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH THÁI, CẤU TRÚC PHA CỦA LỚP PbO2 
KẾT TỦA ĐIỆN HÓA TRÊN NỀN THÉP ĐẾN KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA 
ĐIỆN CỰC PbO2 TRONG PIN CHÌ DỰ TRỮ 
Ngô Thị Lan1,3, Doãn Anh Tú2, Lương Trung Sơn1, Đinh Thị Mai Thanh3* 
1Bộ môn Hóa, Học Viện Kỹ thuật Quân sự, Bộ Quốc phòng 
2
Trung tâm Nhiệt đới Việt- Nga, Bộ Quốc phòng 
3Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
Đến Tòa soạn 27-01-2016; Chấp nhận đăng 10-6-2015 
Abstract 
In this work, the effects of morphology, phase composition of PbO2 layers on mild steel covered by Fe3O4 film 
were tested as the role of positive electrodes of lead acid reserve battery Pb| H2SiF6| PbO2. Different parameters such as 
current density, concentration of lead nitrate, ion H
+
, temperature of electrolyte were optimized to obtain higher 
capacity of these electrodes. Maximum capacity was obseverd when the eletrolyte contained 0.75 mol/L Pb(NO3)2, 
10
-3
 mol/L ion H
+
, current density of 10 mA/cm
2
, 20 
o
C. At the current density of 40 mA/cm
2
, the open circuit voltage 
was 1840 mV and the maximun voltage was 1720 mV. 
Keywords. Electrodeposition, PbO2, Fe3O4 film, reserve battery. 
1. MỞ ĐẦU 
 Trong các nguồn điện chì dự trữ, điện cực 
dương PbO2 và điện cực âm là Pb tinh khiết [1, 2]. 
Điện cực dương thường được tổng hợp bằng cách 
kết tủa điện hóa PbO2 trên nền thép không gỉ [3], 
niken [4], sắt mạ niken [2], hoặc nền thép có phủ 
màng oxit [5,6] từ nhiều loại dung dịch muối chì 
khác nhau như chì nitrat [2], chì plumbat [3], chì 
metasunfonat [7,8], chì axetat, chì peclorat [4]. 
Khi thay đổi thành phần dung dịch tổng hợp PbO2, 
nồng độ dung dịch, mật độ dòng, nhiệt độ thì khả 
năng làm việc của các điện cực thay đổi [4]. Tùy 
theo mục đích sử dụng và điều kiện thử nghiệm như: 
dung dịch điện ly, nhiệt độ thử nghiệm mà điện cực 
PbO2 làm việc trong pin có thể cung cấp cường độ 
dòng và điện thế và sức điện động khác nhau [9, 10]. 
Trong nghiên cứu trước [11], chúng tôi đã khảo 
sát hình thái, cấu trúc pha của lớp PbO2 trên nền thép 
mềm phủ màng oxit Fe3O4 tạo thành bằng phương 
pháp oxi hóa điện hóa Fe trong môi trường kiềm 
(PbO2/Fe3O4ĐH/Fe) bằng việc kết tủa điện hóa từ 
dung dịch muối chì nitrat khi thay đổi mật độ dòng, 
nồng độ Pb2+, nhiệt độ của dung dịch kết tủa điện 
hóa. Bài báo này tiếp tục xem xét những ảnh hưởng 
của hình thái, cấu trúc pha của lớp PbO2 khi thay đổi 
các điều kiện kết tủa điện hóa đến khả năng làm của 
điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/Fe trong pin chì dự trữ 
Pb|H2SiF6|PbO2. 
2. THỰC NGHIỆM 
Quá trình kết tủa điện hóa được thực hiện trong 
bình chứa 500 mL dung dịch Pb(NO3)2 với hệ 3 điện 
cực: điện cực đối thép 316 kích thước 16 cm2, điện 
cực so sánh calomen bão hòa KCl, điện cực làm việc 
là thép mềm có thành phần 0,056 % C; 0,02 % Si; 
0,48 % Mn; 0,06 % Ni, dày 0,05 mm. Điện cực thép 
sau khi tẩy sạch dầu mỡ, tạo màng oxit, được rửa 
bằng nước cất, sấy khô và sử dụng keo epoxy giới 
hạn diện tích làm việc. Quá trình áp dòng được thực 
hiện trên máy Potentiostat Autolab PGSTAT 30 (Hà 
Lan). Nhiệt độ dung dịch được duy trì bằng thiết bị 
ổn nhiệt WEB 21282 GRM, độ chính xác 0,5 oC. 
Điện lượng trong quá trình kết tủa điện hóa PbO2 
được duy trì không đổi 18 C/cm2. Nồng độ ion H+ 
được duy trì bằng cách bơm tuần hoàn dung dịch kết 
tủa điện hóa qua ngăn chứa PbO. 
Độ bám dính của lớp PbO2 được xác định bằng 
phương pháp cắt (TCVN 2097-1993) trên thiết bị 
Cross Hatch adhesion tester-Neurtek instruments 
(Tây Ban Nha). Ảnh của mẫu sau khi cắt xác định 
độ bám dính được chụp trên máy Microscope 
06EGS89500. 
 TCHH, 54(3), 2016 Đinh Thị Mai Thanh và cộng sự 
322 
Kết quả phân tích thành phần và tỉ lệ các pha 
trong mẫu PbO2 được xác định theo phương pháp 
Rietveld, sử dụng chương trình FullProf [12, 13] 
được trình bày trong bảng 1. 
Bảng 1: Kết quả phân tích tỷ lệ các pha trong mẫu PbO2 tổng hợp từ dung dịch Pb(NO3)2 
khi thay đổi mật độ dòng áp đặt, nồng độ Pb(NO3)2, nhiệt độ dung dịch điện ly 
và nồng độ theo phương pháp Rietveld 
Điều kiện tổng hợp PbO2 Số liệu phân tích của mẫu PbO2 
Mật độ dòng 
tổng hợp 
(mA/cm
2
) 
Thời gian tổng 
hợp (sec) 
Nồng độ Pb2+ 
(mol/L) 
Nhiệt độ 
(
o
C) 
Nồng độ 
H
+
(mol/L) 
-PbO2 
(%) 
 -PbO2 
(%) 
PbO 
(%) 
 5 3600 
0,50 30 10
-4
60,18 34,43 5,39 
10 1800 71,55 25,43 3,02 
20 900 79,21 17,15 3,64 
30 600 73,28 23,21 3,41 
40 450 73,36 23,20 3,44 
10 1800 
0,25 
30 10
-4
67,24 29,17 3,59 
0,50 71,55 25,43 3,02 
0,75 75,71 21,47 2,82 
1,00 77,56 20,41 2,03 
10 1800 0,75 
15 
10
-4
82,44 14,92 2,64 
20 79,64 17,15 3,21 
30 75,71 21,47 2,82 
40 60,16 37,21 2,63 
50 4,33 91,93 3,74 
10 1800 0,75 20 
10
-4
 79,64 17,15 3,21 
10
-3,5
 81,87 15,52 2,61 
10
-3
 82,65 14,85 2,50 
10
-2,5
 85,03 12,61 2,36 
10
-2
 86,09 11,48 2,43 
Phần thử nghiệm đánh giá chất lượng phóng 
điện của điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép được thực hiện 
trên máy đo điện hóa đa năng IVIUM technologies. 
Phép đo điện thế có độ chính xác 1 mV. Bình 
phóng điện có kích thước dài rộng cao: 38 mm 
9 mm 28 mm. Điện cực dương PbO2 và điện cực 
âm Pb có cùng kích thước 33 mm 23 mm. Điện 
cực âm chì tinh khiết, có khối lượng Pb là 0,4 0,02 
gam được mạ trên nền thép có cùng kích thước với 
điện cực dương từ dung dịch có thành phần 225 gam 
Pb(BF4)2, 12 gam HBF4, 70 gam H3BO3, mật độ 
dòng 1 A/dm
2 
[14]. 
Dung dịch điện ly H2SiF6 42 % được sử dụng 
cho một lần phóng điện là 3 ml. Pin được ghép từ 
một điện cực dương và một điện cực âm. Ngăn cách 
giữa điện cực âm và điện cực dương là tấm cách 
điện dạng lưới bằng nhựa PE có độ dày 0,4 mm, 14 
lỗ/1 cm2, đường kính lỗ 1,5 mm. Nhiệt độ thử 
nghiệm 25 oC. 
Cường độ dòng điện trong suốt quá trình phóng 
điện được duy trì không đổi 40 1 mA/cm2. Điện thế 
phóng điện nhỏ nhất của một pin gồm 1 điện cực âm 
và 1 điện cực dương trong điều kiện dung dịch chất 
điện ly được dùng dư là 1650 mV. Thời gian pin 
phóng điện duy trì điện thế trên mức điện thế 1650 
mV )( 1650mVt được tính là thời gian làm việc của pin. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng kết tủa điện hóa 
đến khả năng làm việc của điện cực tổng hợp 
Điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp ở mật độ 
dòng áp đặt 5, 10; 20; 30; 40 mA/cm2 được sử dụng 
làm anôt trong pin dự trữ. 
Phản ứng trong pin xảy ra như sau: 
PbO2 +2H2SiF6 + Pb = 2PbSiF6 + 2H2O 
Hay 
PbO2 +4H
+
 + Pb = 2Pb
2+
+ 2H2O 
Điện thế phóng điện theo thời gian của các điện 
cực được thể hiện trên hình 1, sức điện động (Epin), 
 TCHH, 54(3), 2016 Ảnh hưởng của hình thái, cấu trúc 
323 
điện thế phóng điện cực đại (Umax) và thời gian 
phóng điện (
mVt1650 ) được thể hiện trong bảng 2. 
Kết quả cho thấy, khi mật độ dòng áp đặt tăng từ 
5 mA/cm
2 đến 40 mA/cm2 sức điện động và điện thế 
cực đại tăng. Ở mật độ dòng tổng hợp 5 mA/cm2, 
sức điện động của pin đạt 1812 mV, điện thế phóng 
điện cực đại đạt 1678 mV. Khi mật độ dòng tổng 
hợp tăng lên 20 mA, sức điện động của pin tăng lên 
1830 mV, điện thế cực đại có giá trị tương ứng là 
1687 mV. 
Ở mật độ dòng tổng hợp là 30 mA/cm2 và 40 
mA/cm
2
, các thông số làm việc của điện cực khác 
nhau không nhiều, sức điện động của pin đạt 1833 
mV, điện thế cực đại là 1698 mV và 1699 mV. Sức 
điện động và điện thế của pin có thể bị ảnh hưởng 
bởi hàm lượng tạp chất PbO, Pb2O3 trong lớp PbO2 
[15,16]. Khi hàm lượng PbO, Pb2O3 trong mẫu tăng, 
chỉ số x trong PbOx giảm, làm giảm số điện tích trao 
đổi (n) theo phương trình Nerst [7,16] và làm giảm 
sức điện động của pin 
)3(
)(
)(
ln
2
4
0
2 
Pb
H
pinpin
a
a
nF
RT
EE 
Trong đó: 
R là hằng số khí lý tưởng 
T là nhiệt độ thử nghiệm 
n là số điện tích trao đổi 
E
0
pin là sức điện động tiêu chuẩn của pin 
Epin là sức điện động cuả pin đo ở điều 
kiện thí nghiệm. 
 H
a là hoạt độ của ion H
+
 2Pb
a là hoạt độ của ion Pb
2+
. 
0 100 200 300 400 500
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hình 1: Kết quả phóng điện của điện cực 
PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp từ dung dịch chứa 
0,5 mol/L Pb(NO3)2; 10
-4 
mol/L H
+
, nhiệt độ 30 oC; 
mật độ dòng tổng hợp (mA/cm2): 
(a) 5, (b) 10, (c) 20, (d) 30, (e) 40 
 PbO có điện trở của lớn [16], do đó lớp PbO2 
lẫn PbO có thể làm điện trở nội của điện cực tăng và 
làm giảm điện thế phóng điện của pin. 
Bảng 2: Số liệu phóng điện của điện cực 
PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp ở điều kiện mật độ 
dòng thay đổi 
Mật độ 
dòng tổng 
hợp 
(mA) 
Thông số làm việc của pin 
Sức điện 
động 
Epin (mV) 
Điện thế 
cực đại 
Umax 
(mV) 
Thời gian 
phóng điện 
mVt1650 (giây) 
5 1812 1678 342 
10 1825 1684 340 
20 1830 1687 296 
30 1833 1698 258 
40 1833 1699 223 
Khi tăng mật độ dòng tổng hợp PbO2, thời gian 
phóng điện của điện cực giảm (bảng 2). Ở mật độ dòng 
tổng hợp thấp 5 và 10 mA/cm2, thời gian làm việc của 
điện cực là 342 và 340 giây, sau đó giảm nhanh khi 
hoạt chất trên cực dương đã phản ứng gần hết (hình 1a, 
1b). Khi mật độ dòng tổng hợp tăng lên 40 mA/cm2 
thời gian đạt là 223 giây (hình 1d). Một phần PbO2 
chưa phản ứng hết bị bong và rơi xuống đáy hộp phóng 
quan sát được trong quá trình phóng điện. 
Kết quả thử nghiệm độ bám dính của lớp PbO2 
trên vật liệu nền cho thấy, ở mật độ dòng tổng hợp 
thấp 5 mA/cm2 và 10 mA/cm2 lớp PbO2 có độ bám 
dính của tốt, PbO2 chỉ bị bong tróc dọc theo vị trí dao 
cắt với diện tích bong khoảng 10-15 % (hình 2a, 2b). 
Hình 2: Ảnh bề mặt sau khi thử nghiệm độ bám dính 
của điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp ở 
mật độ dòng tổng hợp khác nhau (mA/cm2): 
(a) 5, (b) 10, (c) 40 
Khi mật độ dòng tổng hợp 40 mA/cm2, lớp PbO2 
bong đến khoảng 60 % diện tích thử nghiệm (hình 
2c). Như vậy, khi kết tủa PbO2 ở mật độ dòng lớn 
(40 mA/cm
2
) độ bám dính của lớp PbO2 với vật liệu 
nền kém, các tinh thể PbO2 hình thành nhanh, liên 
kết với nhau không chặt chẽ [5, 8], dễ bị bong trong 
quá trình phóng điện làm giảm thời gian phóng điện 
của điện cực. 
Để tạo lớp PbO2 bám dính tốt với vật liệu nền và 
hàm lượng tạp chất PbO thấp, trong phần khảo sát 
tiếp theo chúng tôi chọn mật độ dòng tổng hợp là 10 
mA/cm
2
. 
d 
c 
b 
a 
e 
e 
Đ
iệ
n
 t
h
ế 
(V
) 
Thời gian (giây) 
c 
a c b 
 TCHH, 54(3), 2016 Đinh Thị Mai Thanh và cộng sự 
324 
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb(NO3)2 trong dung 
dịch kết tủa điện hóa đến khả năng làm việc của 
điện cực tổng hợp 
Điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp trong 
dung dịch Pb(NO3)2 có nồng độ là 0,25; 0,5; 0,75 và 
1,0 mol/L được phóng điện thử nghiệm. Điện thế 
phóng điện của các điện cực theo thời gian được thể 
hiện trên hình 3. Sức điện động, điện thế phóng điện 
cực đại và thời gian phóng điện được thể hiện trong 
bảng 3. Kết quả cho thấy, khi nồng độ dung dịch 
Pb(NO3)2 tăng từ 0,25 mol/L đến 1,0 mol/L sức điện 
động và điện thế phóng điện của pin tăng nhẹ, hàm 
lượng -PbO2 giảm và hàm lượng -PbO2 tăng (bảng 
1). Ở nồng độ Pb(NO3)2 0,25 mol/L, sức điện động 
của pin đạt 1821 mV và điện thế làm việc lớn nhất là 
1684 mV. Khi nồng độ Pb(NO3)2 trong dung dịch là 
1,0 mol/L, sức điện động của pin tăng là 1837 mV, 
điện thế cực đại đạt 1716 mV (hình 3a, 3d). Về mặt 
lý thuyết, sự thay đổi của hàm lượng -PbO2 và -
PbO2 trong lớp PbO2 có thể ảnh hưởng đến khả năng 
làm việc của pin, ở nhiệt độ 25oC thế điện cực (Eo) 
của -PbO2 là 1698 mV, thế điện cực của -PbO2 là 
1690 mV [1,15]. Tuy nhiên, dạng -PbO2 có khả 
năng hoạt động kém hơn so với -PbO2 [1] do các 
tinh thể -PbO2 tỷ khối 9,8 g/cm
3
, lớn hơn so với 
dạng -PbO2 là 9,67 g/cm
3, vì vậy dạng -PbO2 có 
cấu trúc chặt chẽ hơn, diện tích bề mặt nhỏ hơn dạng 
-PbO2 [1, 15]. 
0 100 200 300 400 500
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hình 3: Kết quả phóng điện của điện cực 
PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp từ dung dịch 10
-4 
mol/L 
H
+
; nhiệt độ 30 oC; i = 10 mA/cm2; nồng độ 
Pb(NO3)2 thay đổi (mol/L): (a) 0,25, (b) 0,5, 
(c) 0,75, (d) 1,00 
Bên cạnh đó kích thước tinh thể PbO2 giảm khi 
nồng độ Pb(NO3)2 tăng từ 0,25 mol/L đến 1 mol/L 
[7] làm tăng diện tích hoạt động của bề mặt điện 
cực, do đó làm tăng điện thế phóng điện và điện thế 
phóng điện cực đại của pin. 
Bảng 3: Số liệu phóng điện của điện cực PbO2 tổng 
hợp ở điều kiện nồng độ Pb(NO3)2 thay đổi 
Nồng độ 
Pb(NO3)2 
(mol/L) 
Thông số làm việc của điện cực 
Sức điện 
động 
Epin (mV) 
Điện thế 
cực đại 
Umax (mV) 
Thời gian 
phóng điện 
mVt1650 (sec) 
0,25 1821 1684 336 
0,50 1825 1 684 340 
0,75 1835 1711 290 
1,00 1837 1716 286 
Để thu được lớp PbO2 có hàm lượng tạp chất 
nhỏ, định hướng tạo thành -PbO2, quá trình kết tủa 
điện hóa thuận lợi khi thực hiện ở các nhiệt độ khác 
nhau và tránh sự kết tinh Pb(NO3)2 ở nhiệt độ thấp, 
chúng tôi chọn dung dịch Pb(NO3)2 nồng độ 0,75 
mol/L cho các khảo sát tiếp theo. 
3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch kết tủa 
điện hóa đến khả năng làm việc của điện cực tổng 
hợp 
Điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép được tổng hợp từ 
dung dịch Pb(NO3)2 0,75 mol/L, nhiệt độ dung dịch 
thay đổi 15; 20; 30; 40 và 50 oC được phóng điện 
thử nghiệm. Điện thế phóng điện của các điện cực 
theo thời gian được thể hiện trên hình 4, sức điện 
động, điện thế phóng điện cực đại và thời gian 
phóng điện được thể hiện trong bảng 4. 
Kết quả cho thấy, khi nhiệt độ dung dịch kết tủa 
điện hóa tăng sức điện động và điện thế phóng điện 
của pin giảm. 
0 100 200 300 400 500
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hình 4: Kết quả phóng điện của điện cực 
PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp từ dung dịch 0,75 
mol/L Pb(NO3)2; 10
-4 
mol/L H
+
; i = 10 mA/cm
2
; 
nhiệt độ dung dịch (oC) (a) 15, (b) 20, (c) 30, 
(d) 40, (e) 50 
Ở nhiệt độ dung dịch kết tủa điện hóa thấp 15 
o
C, sức điện động của pin đạt 1887 mV, điện thế làm 
việc lớn nhất đạt 1743 mV. Khi nhiệt độ dung dịch 
b 
c 
d 
e 
a 
e 
Đ
iệ
n
 t
h
ế 
(V
) 
Thời gian (sec) 
d 
c 
b 
a 
Đ
iệ
n
 t
h
ế 
(V
) 
Thời gian (sec) 
 TCHH, 54(3), 2016 Ảnh hưởng của hình thái, cấu trúc 
325 
tăng lên 20 oC sức điện động đạt 1875 mV, điện thế 
làm việc lớn nhất đạt 1737 mV. Tuy nhiên khi tăng 
nhiệt dung dịch điện ly lên 50 oC, sức điện động của 
pin đạt 1827 mV và điện thế cực đại là 1688 mV 
(hình 4d). Kích thước tinh thể PbO2 giảm khi giảm 
nhiệt độ của dung dịch điện ly [7], làm tăng diện tích 
của bề mặt điện cực, vì vậy làm tăng điện thế phóng 
điện và điện thế phóng điện cực đại của pin. 
Bảng 4: Số liệu phóng điện của điện cực PbO2 
 tổng hợp khi nhiệt độ dung dịch thay đổi 
Nhiệt độ 
dung 
dịch 
(
o
C) 
Thông số làm việc của pin 
Sức điện 
động 
Epin (mV) 
Điện thế 
cực đại 
Umax (mV) 
Thời gian 
phóng điện 
mVt1650 (giây) 
15 1887 1743 246 
20 1875 1737 278 
30 1835 1711 290 
40 1833 1707 331 
50 1828 1688 342 
Như vậy, điện cực có hàm lượng -PbO2 cao 
được tạo thành trong điều kiện kết tủa điện hóa ở 
nhiệt độ thấp có khả năng làm việc tốt hơn điện cực 
thành phần -PbO2 lớn, được tạo thành ở nhiệt độ 
cao. Sự chênh lệch khả năng phóng điện của các 
điện cực tổng hợp ở nhiệt độ 15 và 20 khác nhau 
không nhiều. Để thuận lợi cho các khảo sát tiếp theo 
chúng tôi chọn nhiệt độ dung dịch để kết tủa điện 
hóa PbO2 là 2 
o
C. 
3.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion H+ trong dung 
dịch kết tủa điện hóa đến khả năng làm việc của 
điện cực tổng hợp 
Điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép được tổng hợp 
trong dung dịch chứa 0,75 mol/L Pb(NO3)2, nhiệt độ 
dung dịch 20oC, nồng độ ion H+ trong dung dịch 
thay đổi là 10-4, 10-3 và 10-2 mol/L, được phóng điện 
thử nghiệm. Điện thế phóng điện theo thời gian của 
các điện cực được thể hiện trên hình 5, sức điện 
động, điện thế phóng điện cực đại và thời gian 
phóng điện của pin được thể hiện trong bảng 5. 
Bảng 5: Số liệu phóng điện của điện cực PbO2 
tổng hợp ở điều kiện nồng độ ion H+ thay đổi 
 Nồng độ 
ion H
+
(mol/L) 
Thông số làm việc của pin 
Sức điện 
động 
Epin (mV) 
Điện thế 
cực đại 
Umax (mV) 
Thời gian 
phóng điện 
mVt1650 (giây) 
10
-4
 1875 1737 278 
10
-3
 1884 1741 270 
10
-2
 1889 1745 265 
0 100 200 300 400
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hình 5: Kết quả phóng điện của điện cực 
PbO2/Fe3O4ĐH/thép tổng hợp từ dung dịch 0,75 
mol/L Pb(NO3)2; i = 10 mA/cm
2; nhiệt độ 20 oC; 
Nồng độ ion H+ (mol/L): 10-4, 10-3 và 10-2 
Kết quả cho thấy, khi nồng độ ion H+ trong dung 
dịch tăng sức điện động và điện thế phóng điện của 
pin tăng. Ở nồng độ ion H+ trong dung dịch là 10-4 
mol/L, hàm lượng -PbO2 trong mẫu là 79,64 %, sức 
điện động của pin là là 1875 mV và điện thế làm 
việc lớn nhất đạt 1737 mV (hình 5a). Tuy nhiên, 
nồng độ H+ trong dung dịch tăng lên 10-2 mol/L sức 
điện động của pin và điện thế phóng điện là 1889 
mV và 1745 mV. 
Nồng độ H+ trong dung dịch có ảnh hưởng đến 
độ bền của màng oxit và nền thép. Khi tổng hợp 
PbO2 trong dung dịch có nồng độ H
+ 
là 10
-1
 mol/L, 
màng oxit và nền sắt bị hòa tan ngay cả khi áp dòng 
theo phản ứng sau [18]: 
3Fe3O4+28HNO3 9Fe(NO3)3+NO +14H2O (4) 
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO +2H2O (5) 
Vì vậy, để tránh màng Fe3O4 và nền thép bị hòa 
tan, hàm lượng PbO trong mẫu thấp, nồng độ H+ 
trong dung dịch điện ly được chọn là 10-3 mol/L. 
4. KẾT LUẬN 
Đã lựa chọn được điều kiện thích hợp để tổng 
hợp điện cực PbO2 trên nền thép mềm có phủ màng 
oxit Fe3O4 bằng phương pháp dòng tổng hợp từ dung 
dịch chứa 0,75 mol/L Pb(NO3)2, 10
-3
 mol/L H
+, mật 
độ dòng 10 mA/cm2, nhiệt độ 20 oC. Các thử nghiệm 
phóng điện cho thấy điện cực PbO2/Fe3O4ĐH/thép có 
sức điện động 1884 mV, duy trì điện thế phóng điện 
trong khoảng 1650 mV1841 mV trong thời gian 
270 giây ở mật độ dòng 40 mA/cm2. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. David Linden, Thomas B. Reddy. Handbook of 
Batteries, Third edition, McGraw Hill Professional, 
1200-1250 (2001). 
c 
b 
a 
Đ
iệ
n
 t
h
ế 
(V
) 
Thời gian (giây) 
 TCHH, 54(3), 2016 Đinh Thị Mai Thanh và cộng sự 
326 
2. Sang-Hee Yoon, Joong-Tak Son, Jong-Soo Oh. 
Miniaturized g- and spin-activated Pb/HBF4/PbO2 
reserve batteries as power sources for electronic 
fuzes, Journal of Power Sources, 162, 1421-1430 
(2006). 
3. N. Mohammadi, M. Yari, S. R. Allahkaram. 
Characterization of PbO2 coating electrodeposited 
onto stainless steel 316L substrate for using as 
PEMFC's bipolar plates Surface & Coatings, 
Technology, 236, 341-346 (2013). 
4. S. Tabat, A. Nowacki and B. Szczesniak. Structure 
and properties of electrochemically active thin PbO2 
films for reserve batteries, Journal of Power Sources, 
31(1-4), 339-348 (1990). 
5. Ngô Thị Lan, Doãn Anh Tú, Nguyễn Văn Kỳ, Đinh 
Thị Mai Thanh. Tổng hợp và nghiên cứu hình thái, 
tính chất của lớp phủ PbO2 kết tủa điện hóa trên nền 
thép mềm và khả năng ứng dụng làm điện cực trong 
pin chì dự trữ, Tạp chí Hóa học, 53(3), 341-347 
(2015). 
6. Ngô Thị Lan, Doãn Ngô Thị Lan, Doãn Anh Tú, Đinh 
Thị Mai Thanh. Tổng hợp và nghiên cứu hình thái, 
tính chất của màng Fe3O4 trên nền thép bằng phương 
pháp dòng áp đặt, Tạp chí Hóa học, 51(6ABC), 701-
705 (2013). 
7. C. P. Zhang, S. M. Sharkh, X. Li, F. C. Walsh, C. N. 
Zhang, J. C. Jiang. The performance of a soluble lead 
acid flow battery and its comparison to a static lead - 
acid battery, Energy Conversion and Management, 
52, 3391-3398 (2011). 
8. Velichenko A. B., R. Amadelli, E. V. Gruzdeva, T. V. 
Luk yanenko, Danilov F. I. Electrodeposition of lead 
dioxide from methanesulfonate solutions, Journal of 
Power Sources, 191(1), 103-110 (2009). 
9. N. A. Hampson, C. J. Bushrod. The discharge 
capacity of the lead-lead dioxide couple in fluoboric 
and hydrofluosilicic acid, Journal of Applied 
Electrochemistry, 4, 1-6 (1974). 
10. Ngô Thị Lan, Phạm Mạnh Thảo, Doãn Anh Tú. Khảo 
sát cấu tạo bộ nguồn 8M- БA của tên lửa X-29T, Tạp 
chí Khoa học và Kỹ thuật Học viện Kỹ thuật Quân 
sự, 148(6), 183-189 (2012). 
11. Ngô Thị Lan, Doãn Anh Tú, Tô Thanh Loan, Đinh 
Thị Mai Thanh. Ảnh hưởng của mật độ dòng, nồng độ 
chì nitrat và nhiệt độ của dung dịch điện ly đến hình 
thái, cấu trúc của lớp PbO2 kết tủa điện hóa trên vật 
liệu nền thép có phủ màng oxit Fe3O4, Tạp chí Hóa 
học, 54(1), 1-6 (2016). 
12. Rietveld H. M. A profile refinement method for 
nuclear and magnetic structures, Journal of Applied 
Crystallography, 2, 65-71 (1969). 
13. Rodriguez-Carvajal. Recent advances in magnetic 
structure determination by neutron powder 
diffraction, Physica B Condensed Matter, 192(1-2), 
55-69 (1993). 
14. Kirk-othemer encyclopendial of chemical technology, 
Interscience Publishers, New York, 8, 61-62 (1964). 
15. J. P. Carr, N. A. Hampson, The lead dioxide 
electrode, Chemical Reviews, 72(6), 679-702 (1972). 
16. A. A. A. Darwish, E. F. M. El-Zaidiac, M. M. El-
Nahassc, T. A. Hanafy, A. A. Al-ZubaidD., Electric 
and electrical conductivity studies of bulk lead (II) 
oxide (PbO), Journal of Alloys and Compounds, 589, 
393-398 (2014). 
17. H. A. Kiehne. Battery technology handbook, 
Germany, third edition, 32 (2003). 
18. Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt. Hóa học Vô cơ, Nxb. 
Giáo dục, Hà Nội, 221-229 (2009). 
Liên hệ: Đinh Thị Mai Thanh 
Viện Kỹ thuật nhiệt đới 
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
Số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 
E-mail: dmthanh@itt.vast.vn, thanhvktnd@yahoo.com.