用于汽车启停模式的铅炭储能器件的探索研究
发布时间：2021-10-20 09:27
随着全球范围内对汽车使用过程中的污染排放问题提出日趋严格的要求,提高汽车电气化程度改善内燃机运行效率从而达到节能减排效果的技术路线越来越得到汽车工业界的普遍认可。怠速启停装置是能够在城市拥堵交通状况下显著降低汽车能耗和排放的电气化装置。与传统启动、点火、照明蓄电池不同的是,怠速启停电池需要在高倍率部分荷电状态下工作,对铅酸电池提出了严峻挑战。为了满足启停工作模式,蓄电池必须得到进一步设计和提升。本工作建立在两种电极材料之上,一是来自天然稻壳的先进炭材料——凯禹稻壳基电容炭,二是电沉积制备的钛基多孔二氧化铅,在此基础上分别对铅炭电池、铅炭不对称超级电容器这两种铅炭储能器件在汽车启停应用模式下的相关问题进行了探索和研究,讨论了两种稻壳炭基铅炭储能器件在启停应用模式下的设计方法和实际应用潜力。本工作的研究结论如下:（1）探究了凯禹稻壳基电容炭作为铅炭电池负极添加剂,在汽车启停模式下的有益电化学效果。凯禹稻壳基电容炭添加的铅炭电池负极,在汽车启停模式下的动态充电接受能力和循环耐久性都得到较大提升。（2）针对汽车启停模式,对稻壳炭基铅炭启停电池中正、负极的活性物质质量比进行重新设计,得到汽车启停...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铅炭储能体系的基本架构[9]
第1章绪论8构得到充分暴露，再加以适当的热解活化，得到的稻壳基电容炭具有大孔、介孔、微孔的三维多级孔道结构。图1.2（a）是未经机械粉碎的KY-RHC的SEM照片，可以看到原稻壳中的导管、筛管结构得到良好保留；图1.2（b）是机械粉碎后的KY-RHC的SEM照片，其粒径分布主要在2-20μm的尺度上，能够和铅粉颗粒实现良好地混匀。KY-RHC电导率处在半导体的范畴，能够与铅颗粒建立良好导电网络，以此发挥其有益电化学作用。KY-RHC具有很高的比电容，不论在铅炭电池负极中[39,40]，还是在不对称超级电容器负极中[37,41,42]，均能发挥优异的电荷储存性能。KY-RHC的物性数据在表1.2中给出。图1.2KY-RHC的SEM照片表1.2KY-RHC的物性数据名称凯禹稻壳基电容碳（KY-RHC）粒径分布D10（μm）2.836粒径分布D50（μm）6.433粒径分布D90（μm）11.39电导率(S/mm)0.639比表面积(m2/g)1940.2317微孔体积/总孔体积0.7951/1.7242密度(g/mL)0.2685比电容(F/g)141.5
第3章稻壳炭基铅炭启停电池的正、负极质量比选择22图3.1KY-RHC铅炭负极和空白铅酸负极的循环伏安测试图谱图3.2为RHC-NE和空白铅酸负极的电化学交流阻抗谱测试。RHC-NE中，控制负极电化学反应的各步骤的阻抗均有明显的降低，即从反应进行的难易程度上说，电极反应更容易进行。可见，稻壳基炭的添加能够降低负极的反应阻抗。更低的反应阻抗，是良好的充放电能力的前提，尤其在ISS模式下运行，能够有效降低负极极化程度，对性能和循环耐久性都有积极的作用。图3.2KY-RHC铅炭负极和空白铅酸负极的电化学阻抗测试图谱图3.3为RHC-NE和空白铅酸负极在不同荷电状态（SOC）下的充电接受能力测试结果。RHC-NE和空白铅酸电极的充电接受能力随SOC降低而上升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of removing silica in rice husk for the preparation of activated carbon for supercapacitor applications[J]. Dechen Liu,Wenli Zhang,Weimin Huang. Chinese Chemical Letters. 2019(06)
[2]新型炭材料在超级电容器与铅炭电池中的应用研究进展[J]. 王峰,廉嘉丽,王康丽,程时杰,蒋凯. 储能科学与技术. 2014(06)
[3]汽车消费和空气污染相关性的面板数据分析[J]. 王丽. 中国人口.资源与环境. 2014(S2)
博士论文
[1]生物质稻壳炭基添加剂的制备及其在储能铅炭电池负极中的应用研究[D]. 尹健.吉林大学 2019
[2]铅碳电化学储能体系的研究[D]. 张文礼.吉林大学 2017
[3]多级孔道结构的稻壳基电容炭材料的制备及其电容性能研究[D]. 刘德臣.吉林大学 2015
[4]钛基二氧化铅电极（Ti/PbO2）稳定性的若干基础问题研究[D]. 孔海申.吉林大学 2013
硕士论文
[1]稻壳基活性炭的热处理改性及其双电层超级电容器的电化学性能[D]. 肖程元.吉林大学 2019
本文编号：3446662
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铅炭储能体系的基本架构[9]
第1章绪论8构得到充分暴露，再加以适当的热解活化，得到的稻壳基电容炭具有大孔、介孔、微孔的三维多级孔道结构。图1.2（a）是未经机械粉碎的KY-RHC的SEM照片，可以看到原稻壳中的导管、筛管结构得到良好保留；图1.2（b）是机械粉碎后的KY-RHC的SEM照片，其粒径分布主要在2-20μm的尺度上，能够和铅粉颗粒实现良好地混匀。KY-RHC电导率处在半导体的范畴，能够与铅颗粒建立良好导电网络，以此发挥其有益电化学作用。KY-RHC具有很高的比电容，不论在铅炭电池负极中[39,40]，还是在不对称超级电容器负极中[37,41,42]，均能发挥优异的电荷储存性能。KY-RHC的物性数据在表1.2中给出。图1.2KY-RHC的SEM照片表1.2KY-RHC的物性数据名称凯禹稻壳基电容碳（KY-RHC）粒径分布D10（μm）2.836粒径分布D50（μm）6.433粒径分布D90（μm）11.39电导率(S/mm)0.639比表面积(m2/g)1940.2317微孔体积/总孔体积0.7951/1.7242密度(g/mL)0.2685比电容(F/g)141.5
第3章稻壳炭基铅炭启停电池的正、负极质量比选择22图3.1KY-RHC铅炭负极和空白铅酸负极的循环伏安测试图谱图3.2为RHC-NE和空白铅酸负极的电化学交流阻抗谱测试。RHC-NE中，控制负极电化学反应的各步骤的阻抗均有明显的降低，即从反应进行的难易程度上说，电极反应更容易进行。可见，稻壳基炭的添加能够降低负极的反应阻抗。更低的反应阻抗，是良好的充放电能力的前提，尤其在ISS模式下运行，能够有效降低负极极化程度，对性能和循环耐久性都有积极的作用。图3.2KY-RHC铅炭负极和空白铅酸负极的电化学阻抗测试图谱图3.3为RHC-NE和空白铅酸负极在不同荷电状态（SOC）下的充电接受能力测试结果。RHC-NE和空白铅酸电极的充电接受能力随SOC降低而上升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of removing silica in rice husk for the preparation of activated carbon for supercapacitor applications[J]. Dechen Liu,Wenli Zhang,Weimin Huang. Chinese Chemical Letters. 2019(06)
[2]新型炭材料在超级电容器与铅炭电池中的应用研究进展[J]. 王峰,廉嘉丽,王康丽,程时杰,蒋凯. 储能科学与技术. 2014(06)
[3]汽车消费和空气污染相关性的面板数据分析[J]. 王丽. 中国人口.资源与环境. 2014(S2)
博士论文
[1]生物质稻壳炭基添加剂的制备及其在储能铅炭电池负极中的应用研究[D]. 尹健.吉林大学 2019
[2]铅碳电化学储能体系的研究[D]. 张文礼.吉林大学 2017
[3]多级孔道结构的稻壳基电容炭材料的制备及其电容性能研究[D]. 刘德臣.吉林大学 2015
[4]钛基二氧化铅电极（Ti/PbO2）稳定性的若干基础问题研究[D]. 孔海申.吉林大学 2013
硕士论文
[1]稻壳基活性炭的热处理改性及其双电层超级电容器的电化学性能[D]. 肖程元.吉林大学 2019
本文编号：3446662
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3446662.html
