甲基磺酸鉛液流電池因其無隔膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而在新能源儲能領(lǐng)域備受關(guān)注。以改善甲基磺酸鉛液流電池電極材料的導(dǎo)電性、機(jī)械性能和耐腐蝕性,進(jìn)而提高電池的充放電效率和循環(huán)壽命為目標(biāo),本論文系統(tǒng)的研究了一種以高密度聚乙烯為基體材料、短切碳纖維為增強(qiáng)材料、鱗片石墨和乙炔炭黑為導(dǎo)電填料的復(fù)合電極材料的制備方法和工藝,明確了熱模壓成型的模壓溫度、模壓壓力和模壓時間以及導(dǎo)電填料的配比對復(fù)合電極材料電導(dǎo)率及力學(xué)性能的影響規(guī)律,同時,為了改善復(fù)合電極材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度,通過鈦酸酯偶聯(lián)劑對復(fù)合電極材料進(jìn)行了改性處理,并分析其作用機(jī)理,研究了改性前后的復(fù)合電極材料對甲基磺酸鉛液流電池的儲電效率和循環(huán)壽命的影響。結(jié)果表明:(1)以模壓溫度190℃、模壓壓力25 MPa、模壓時間25 min的熱模壓成型方法,導(dǎo)電填料炭黑和石墨粉質(zhì)量配比為1:4,且經(jīng)過1.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑處理之后,復(fù)合電極材料的綜合性能最優(yōu),電導(dǎo)率達(dá)到19.4 s ·cm-1,彎曲強(qiáng)度到達(dá)58.4 MPa,同時,通過掃描電鏡觀察分析,耐腐蝕性較未經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑處理的復(fù)合電極材料有明顯提高。(2)通過傅里葉紅外光譜分析和XPS分析,得到偶聯(lián)劑與高密度聚乙烯基體之間的結(jié)合方式為物理纏繞或交聯(lián)作用,與增強(qiáng)材料和導(dǎo)電填料之間為化學(xué)鍵結(jié)合方式(-C-O-Ti-),改善了復(fù)合電極材料的界面粘結(jié)性,同時,微珠實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)過鈦酸酯偶聯(lián)劑處理之后提高了基體材料與增強(qiáng)材料之間的剪切強(qiáng)度,從5.01±1.04MPa提升到7.97±0.96MPa。(3)以經(jīng)過鈦酸酯偶聯(lián)劑處理的復(fù)合電極材料作為甲基磺酸鉛液流電池的電極材料時,電池具有良好的充放電特性,庫侖效率為92%～94%,電壓效率為90%～93%,能量效率為83%～86%,同時,循環(huán)壽命也提高了 2倍左右。(4)對目前商用的復(fù)合電極材料進(jìn)行了基本性能檢測,得電導(dǎo)率為11.708 s·cm-1,彎曲強(qiáng)度為41.78 MPa,都低于本論文所制備的復(fù)合電極材料的電導(dǎo)率和彎曲強(qiáng)度;在電池中應(yīng)用時,其整體性能也低于本論文所制備的復(fù)合電極材料組裝的小電堆。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912;TB33
【部分圖文】：

圖 1-1 鋅溴液流電池原理圖【11】Fig.1-1 Schematic diagram of zinc-bromine flow b不同價態(tài)釩離子在電極表面發(fā)生氧化還的儲存和釋放。其正極采用 VO2+/VO2+為溶劑，釩液流電池中，電解質(zhì)溶液釩離液為紫色，V3+溶液為綠色，V4+溶液為藍(lán)電解質(zhì)溶液的顏色，可估計(jì)全釩液流電點(diǎn)，但同時存在一些技術(shù)問題：（1）當(dāng)，電解液中就會有五氧化二釩沉淀析出，的流道堵塞，導(dǎo)致電池壽命縮短；（2）之后，石墨板會被完全刻蝕掉，使得電池液流電池中間昂貴的隔膜，限制全釩液流頓大學(xué)【13】，首次提出一種新型的液流儲無需昂貴的質(zhì)子交換膜，且電池內(nèi)部設(shè)計(jì)。

圖 1-2 鉛酸液流電池結(jié)構(gòu)示意圖ig.1-2 The structure diagram of lead acid flow ba、泵和電池組成，電解液裝在儲液罐中，在電池中來回循環(huán)流動，從而完成電池電池研究現(xiàn)狀Hazza 等人【15-20】首次提出甲基磺酸鉛液鉛離子與氫離子的配比、電極板的選取了研究。通過一系列的研究發(fā)現(xiàn)甲基磺酸容量由 Pb2+濃度決定，但是當(dāng)提高電池的

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文越過很薄的聚合物界面層所形成的勢壘而躍遷到相鄰導(dǎo)電粒流，這種現(xiàn)象被稱為隧道效應(yīng)；或者導(dǎo)電粒了間的內(nèi)部電場很飛躍聚合物界面層勢壘而躍遷到相鄰導(dǎo)電粒子上，產(chǎn)生場致發(fā)起著相當(dāng)于內(nèi)部分布電容的作用。當(dāng)復(fù)合電極材料中導(dǎo)電填料極材料形成致密良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)時，復(fù)合電極材料導(dǎo)電性能主理論認(rèn)為只有當(dāng)導(dǎo)電填料相接觸，才能導(dǎo)電，根據(jù)文獻(xiàn)表明【4電極材料中實(shí)際是存在很多微小的間隙，導(dǎo)電填料被聚合物基電填料也是較少，但復(fù)合電極材料也有很好的導(dǎo)電能力，此種。然而隧道效應(yīng)和場致發(fā)射理論則認(rèn)為，在聚合物基復(fù)合導(dǎo)電距小于 10 nm 時，電子有很大的幾率穿越聚合物層躍遷到相鄰射電子形成隧道電流而引起復(fù)合電極材料導(dǎo)電【37-40】。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2882692