硫酸铅基铅碳电池负极

发布时间：2020-10-25 03:27

　　 铅酸电池是广泛应用的汽车启动电源。近年来,城市变得越来越大,市内交通越来越依靠个人交通手段,这造成了城市大气质量的恶化。尤其重要的是,在灯控路口禁止通行时,汽车不得不制动直到允许通行。这个过程的汽油发动机运行效率低,产生了严重的大气污染。为此,人们应用了一种“启停技术”来减少汽车静止状态时的发动机排放。为了保证启停技术正常运行,汽车启动电源不得不在部分荷电状态下高倍率充放电(HRPSoC),这造成了最早应用的铅酸电池迅速硫酸盐化而终止寿命。研究发现,向铅酸电池负极添加碳材料可以抑制硫酸铅晶体的长大,并提高其充电接受能力,这就形成了铅碳电池。不过,因为碳材料析氢过电位比铅低,有可能造成电池内部压力升高,也降低了充电过程能量转换效率。与已有的文献工作不同,本论文主要研究了碳材料对以硫酸铅作为负极活性物质的铅碳电池性能的影响。论文首先报道了六种商品碳材料的影响,然后报道了合成的磺化石墨烯的影响。结果如下:活性炭、乙炔黑、椰壳炭、MCNT、石墨烯和超导炭等六种碳材料应用于硫酸铅为活性物质的负极时,活性炭的析氢电流最小,导电性仅次于乙炔黑;当在负极铅膏中添加1.0wt.%活性炭和1.0wt.%乙炔黑时,在电流密度为100 mA·g~(-1)下,电池的放电比容量较高,达到96.3 mAh·g~(-1),在HRPSoC状态下,循环寿命为2397次。用Hummers方法制备了氧化石墨,然后用80%水合肼预还原,接着用对氨基苯磺酸进行磺化,制备了磺化石墨烯。红外光谱和EDS能谱证明了磺酸基成功接枝到还原石墨烯上。将磺化石墨烯应用于硫酸铅负极时,磺化石墨烯添加量为1.0wt.%时性能最佳,放电比容量为85.1 mAh·g~(-1),HRPSoC循环达到11787次,倍率测试表明在此配方下电池比较稳定。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ127.11;U463.63
【部分图文】：

用球磨后的铅粉代替当时的红丹和黄丹的混合物作为蓄电膏等工艺也实现了机械化生产。20 世纪 40 年代开始用树脂板[14]。0、60 年代，铅蓄电池发展迅速，能量密度、循环性能、高论研究上，研究重点从热力学转向了动力学研究[15]。一些显微镜、核磁共振、X 射线衍射仪等被应用起来。0 年代，阀控式铅酸蓄电池(VRLA)在我国通信行业得到了应不漏液、不漏气、无污染、密封化、自放电小等优点[16]，所97 年，我国的 VRLA 铅蓄电池 2 小时放电率较小，不能够且容量衰减明显。到了 2003 年，在 100%DOD 下，循环寿用 12 个月以上，至此，VRLA 铅蓄电池的问题基本解决[13的结构及工作原理

盐理论”[15]，电池放电时生成难溶于电解质的块状固体，即负极活性物为 Pb2+，然后 Pb2+与电解液中的 HSO4 结合生成 PbSO4；正极中的 PbO，同样是与 HSO4 结合生成 PbSO4。铅酸电池放电时发生如下两个电极极反应 Pb + HSO4 → PbSO4+ H++ 2 e （极反应 PbO2+ 2 e + HSO4 + 3 H+→ PbSO4+ 2 H2O （总反应 Pb + PbO2+ 2 H++ 2 HSO4 → 2 PbSO4+ 2 H2O （电池的充电后期或者过充电时，正极板上就会发生析氧反应，负极板上分别如下：极析氧反应：H2O→2H++12O2↑+2e-（极析氢反应：2H++2e-→H2↑ （极板上生成的氧气通过隔膜转移到负极板，并在负极板上生成水。电池如图 1-2 所示：

制剂一起使用，因为他们均附着在铅的表于碳材料大多比较疏松，为了增加碳材料极铅膏中加入适量比例的粘结剂，如聚四偏氟乙烯（PVDF）等来防止在电极循环过动车等领域，传统的铅酸电池作为动力电当负极板处于高倍率部分荷电状态下放电其在未来的发展。针对这个问题，研究人进行改进，取得了不错的效果。美国 Ax在负极原有的配方中加入适量的碳材料， Pb-C 电池[25]。其结构示意图如 1-3 所示
【参考文献】

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2 杨绍斌;蒋娜;孟丽娜;费小飞;;膨胀石墨用于超级电容器导电剂的研究[J];电池工业;2009年01期

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本文编号：2855396