生物质炭的改性及其在铅炭电池中的应用

发布时间：2022-02-19 10:18

　　铅炭电池兼有铅酸蓄电池和超级电容器的优点,具有较好的低温性能、大电流放电性能和循环性能。由于铅炭电池在储能和动力电源等领域能替代铅酸蓄电池,很多企业和高校对铅炭电池开展了研究,但离真正的大规模产业化仍有一段距离。本文对碳材料进行了筛选,对铅炭负极板进行了初步的评价,选取最优的碳材料添加到负极板中,制作成铅炭电池,评价了铅炭电池产业化生产的可行性。通过化学沉淀法制备纳米氧化铅/碳复合材料和纳米碱式碳酸铅/碳复合材料,提高了生物质炭的析氢过电位,将其作为添加剂,进一步提高了铅炭电池的性能。同时,本文初步探索了碳材料在正极中的应用。（1）铅炭电池碳材料的选择及应用研究。对4种商品碳材料（生物质炭、炭黑、纳米碳管、石墨烯）进行了物化性质测试,结果表明:生物质炭的析氢过电位最高、比表面积最大、比电容最高。将4种碳材料以不同比例添加到负极板中,生物质炭添加量为1.0 wt.%和0.5 wt.%这两组配方容量最高。将生物质炭0.5wt.%配方引入到合作公司生产线制作成12 V/140 Ah铅炭电池,铅炭电池比铅酸蓄电池常温容量高6.88%,-18℃低温容量高8.47%,自放电（放置100天）为6.0... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铅酸蓄电池概述
        1.2.1 铅酸蓄电池的发展历史
        1.2.2 铅酸蓄电池的结构和工作原理
        1.2.3 负极添加剂
        1.2.4 正极添加剂
        1.2.5 铅酸蓄电池的失效机理
    1.3 铅炭电池概述
        1.3.1 超级电池的结构和基本原理
        1.3.2 铅炭电池的结构和基本原理
        1.3.3 铅炭电池的研究现状
    1.4 选题意义和研究内容
        1.4.1 选题意义
        1.4.2 研究内容
第二章 实验仪器与方法
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 电极的制备及电池组装
    2.3 材料的物理表征
        2.3.1 扫描电子显微镜形貌分析
        2.3.2 透射电子显微镜形貌分析
        2.3.3 粉末X射线衍射分析
        2.3.4 X射线光电子能谱分析
        2.3.5 四探针电阻率测试
        2.3.6 热重分析
        2.3.7 BET比表面积测试
        2.3.8 红外光谱分析
    2.4 电极的电化学性能测试
        2.4.1 线性扫描伏安法
        2.4.2 循环伏安法
    2.5 实验室铅炭电池的测试
        2.5.1 初始容量测试
        2.5.2 循环测试
        2.5.3 倍率测试
    2.6 铅炭电池工业成品测试
        2.6.1 铅炭电池初容量测试
        2.6.2 铅炭电池-18℃低温放电测试
        2.6.3 铅炭电池自放电测试
第三章 碳材料在铅炭电池负极板中的应用研究
    3.1 引言
    3.2 碳材料的性能表征
        3.2.1 碳材料比表面积测试
        3.2.2 碳材料电阻率测试
        3.2.3 碳材料红外测试
        3.2.4 碳材料XRD测试
        3.2.5 碳材料SEM测试
        3.2.6 碳材料的析氢测试
        3.2.7 碳材料的循环伏安测试
    3.3 碳材料在铅炭电池中的应用研究
        3.3.1 铅炭电池初容量测试
        3.3.2 负板化成后的SEM测试
    3.4 生物质炭在成品铅炭电池中的应用
        3.4.1 成品铅炭电池初容量测试
        3.4.2 成品铅炭电池-18℃放电测试
        3.4.3 成品铅炭电池自放电率测试
    3.5 本章小结
第四章 生物质炭的改性及在铅炭电池中的应用研究
    4.1 引言
    4.2 改性生物质炭材料的制备
        4.2.1 纳米氧化铅/碳复合材料的制备
        4.2.2 纳米碱式碳酸铅/碳复合材料的制备
    4.3 改性生物质炭材料的性能表征
        4.3.1 改性生物质炭材料的XRD测试
        4.3.2 改性生物质炭材料的TG测试
        4.3.3 改性碳材料的XPS测试
        4.3.4 改性碳材料的SEM测试
        4.3.5 改性碳材料的TEM测试
    4.4 改性碳材料的析氢测试
    4.5 改性碳材料在铅炭电池中的应用
    4.6 本章小结
第五章 碳材料在铅炭电池正极板中的应用研究
    5.1 引言
    5.2 碳材料的性能表征
        5.2.1 碳材料比表面积测试
        5.2.2 碳材料电阻率测试
        5.2.3 碳材料红外测试
        5.2.4 碳材料SEM测试
        5.2.5 碳材料的析氧测试
    5.3 碳材料在铅炭电池正极中的性能测试
        5.3.1 电池性能
        5.3.2 正极板化成后XRD测试
        5.3.3 正极板循环后SEM测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]炭材料在铅炭电池负极中的应用综述[J]. 王乐莹,张浩,曹高萍,赵海雷.  电池. 2017(04)
[2]单分散氧化铅掺杂稻壳活性炭的制备及析氢行为[J]. 吴翠,吴小兰,高云芳,郑德洲,娄建秋.  材料科学与工程学报. 2017(02)
[3]层状碳及层状碳/硫酸铅复合材料的制备与应用[J]. 张淑凯,张浩,薛维华,程杰,张文峰,曹高萍,赵海雷,杨裕生.  电化学. 2015(03)
[4]铅炭电池负极炭材料的作用机制研究进展[J]. 王乐莹,张浩,胡晨,张淑凯,赵海雷,曹高萍,张文峰,杨裕生,来小康.  电化学. 2014(05)
[5]碳纤维正极添加剂对阀控铅酸蓄电池性能的影响[J]. 任晴晴,蔡晓祥,马永泉,沈浩宇,刘孝伟,伊廷锋.  蓄电池. 2014(01)
[6]纳米Pb（PbO）/活性炭的制备及其在H2SO4电解液中的电化学行为[J]. 高云芳,宋云龙,任冬雷,王艳平.  无机材料学报. 2013(12)
[7]超级铅蓄电池研究进展[J]. 张浩,吴贤章,相佳媛,曹高萍,陈建.  电池工业. 2012(03)
[8]环保型铅炭超级电池的研究进展[J]. 刘勇刚,田新春,杨春平,梁逵.  电池. 2011(02)
[9]炭材料在铅酸电池中的应用[J]. 张浩,曹高萍,杨裕生.  电源技术. 2010(07)
[10]超级电池——超级电容器一体型铅酸蓄电池[J]. 陈梅.  电源技术. 2010(05)

博士论文
[1]多孔炭在铅炭电池负极中的作用机制研究[D]. 王乐莹.北京科技大学 2017

硕士论文
[1]石墨烯基碳材料在铅碳电池中的应用研究[D]. 侯超.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3632719