本文關(guān)鍵詞：鉛酸電池負(fù)極的改性研究及新型無(wú)酸鉛—鈉混合電池的構(gòu)建

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【摘要】：鉛酸電池憑借其低成本、高安全性以及高的回收利用率,一直廣泛應(yīng)用于軍事、通訊、工業(yè)與民用移動(dòng)設(shè)備和車(chē)輛中,且目前仍占據(jù)著全世界最大的電池市場(chǎng)份額。但是鉛酸電池存在的一些問(wèn)題,使其發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):(1)比能量較低,無(wú)法滿(mǎn)足混合電動(dòng)汽車(chē)和大規(guī)模電力儲(chǔ)能的需要;(2)由于負(fù)極硫酸鹽化,使鉛酸電池的循環(huán)性能受到比較大的影響;(3)由于生產(chǎn)過(guò)程中重金屬鉛和硫酸的使用,會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成一定危害�；诖爽F(xiàn)狀,本文利用一些添加劑和碳材料協(xié)同作用,對(duì)鉛酸電池負(fù)極進(jìn)行改性研究,并且提出了一種性能優(yōu)異的新型無(wú)酸鉛-鈉混合電池體系。主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)兩種不同性質(zhì)添加劑(改性短纖和多孔空心玻璃微珠)對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)利用率的影響,其中改性短纖主要是提升極板中活性物質(zhì)導(dǎo)電性,改善極板整體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò);而多孔空心玻璃微珠主要是提升極板孔隙率,加強(qiáng)電解液在極板中的傳輸效率,從而提升活性物質(zhì)的利用率。(2)考察碳材料及改性碳材料對(duì)鉛酸電池性能的影響。通過(guò)對(duì)碳材料進(jìn)行一系列的改性,降低碳材料的析氫速率,改善碳材料與鉛活性物質(zhì)之間表面性能的差異,提升電池的電化學(xué)性能。首先利用鉍元素對(duì)商業(yè)活性炭材料進(jìn)行摻雜改性,以有效降低活性炭材料的析氫速率。但碳材料的添加不僅僅會(huì)帶來(lái)析氫加劇的問(wèn)題,因此利用原位法將納米級(jí)氧化鉛負(fù)載在碳材料的表面,由于鉛本身是一種高析氫過(guò)電位的金屬,這使得制備得到的碳材料經(jīng)氧化鉛改性后析氫過(guò)電位明顯提高,達(dá)到與鉛負(fù)極電位匹配的目的;碳材料上的氧化鉛還能增加碳材料對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)的親和性,使二者在和膏時(shí)能夠充分的混合均勻,解決了傳統(tǒng)工藝和膏時(shí)由于碳材料和鉛粉之間表面性能的巨大差異帶來(lái)的混合不均的問(wèn)題。(3)在現(xiàn)有的技術(shù)工藝基礎(chǔ)上,以鉛/活性炭復(fù)合材料(Pb/AC)為負(fù)極,六氰合鐵酸銅鎳(CuNiHCF)為正極,中性硫酸鈉(Na2SO4)溶液為電解液,構(gòu)建一種新型無(wú)酸鉛-鈉混合電池體系。這種電池體系具備以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)擁有明確的儲(chǔ)能機(jī)制;(2)優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能;(3)較高的能量密度;(4)減小了對(duì)環(huán)境的危害,且成本較低。
【關(guān)鍵詞】：鉛酸電池 比能量 負(fù)極添加劑 碳材料 循環(huán)性能 無(wú)酸鉛-鈉混合電池體系
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;O613.71;TB333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 引言12
• 1.2 鉛酸電池的簡(jiǎn)介12-13
• 1.3 鉛酸電池的結(jié)構(gòu)和工作原理13-14
• 1.4 鉛酸電池的優(yōu)缺點(diǎn)14-15
• 1.5 鉛酸電池新技術(shù)研究進(jìn)展15-24
• 1.5.1 鉛酸電池比能量的提升15-17
• 1.5.2 鉛酸電池循環(huán)性能的改進(jìn)17-22
• 1.5.3 鉛酸電池新體系的研究22-24
• 1.6 本課題研究的意義及主要內(nèi)容24-25
• 第二章 負(fù)極添加劑對(duì)鉛酸電池性能的影響25-42
• 2.1 引言25
• 2.2 改性短纖對(duì)鉛酸電池性能的影響25-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)部分26-27
• 2.2.1.1 試劑與儀器26-27
• 2.2.1.2 改性短纖的制備27
• 2.2.1.3 材料的表征27
• 2.2.1.4 電化學(xué)測(cè)試27
• 2.2.2 結(jié)果與討論27-32
• 2.2.3 小結(jié)32-33
• 2.3 多孔空心玻璃微珠對(duì)鉛酸電池性能的影響33-42
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)部分33-35
• 2.3.1.1 試劑與儀器33-35
• 2.3.1.2 PHGMs和C-PHGMs的制備35
• 2.3.1.3 材料的表征35
• 2.3.1.4 電化學(xué)測(cè)試35
• 2.3.2 結(jié)果與討論35-40
• 2.3.3 小結(jié)40-42
• 第三章 碳材料及改性碳材料對(duì)鉛酸電池性能的影響42-54
• 3.1 引言42
• 3.2 活性炭和鉍改性活性炭對(duì)鉛酸電池性能的影響42-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分42-44
• 3.2.1.1 試劑與儀器42-43
• 3.2.1.2 鉍改性活性炭材料的制備43-44
• 3.2.1.3 材料的表征44
• 3.2.1.4 電化學(xué)測(cè)試44
• 3.2.2 結(jié)果與討論44-47
• 3.2.3 小結(jié)47-48
• 3.3 PbO@C復(fù)合材料對(duì)鉛酸電池性能的影響48-54
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 3.3.1.1 試劑與儀器48-49
• 3.3.1.2 PbO@C復(fù)合材料的制備49
• 3.3.1.3 材料的表征49
• 3.3.1.4 電化學(xué)測(cè)試49-50
• 3.3.2 結(jié)果與討論50-53
• 3.3.3 小結(jié)53-54
• 第四章 新型無(wú)酸鉛-鈉混合電池體系的構(gòu)建及其儲(chǔ)荷機(jī)理54-61
• 4.1 引言54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-56
• 4.2.1 試劑與儀器54-55
• 4.2.2 Pb/AC和CuNiHCF材料的制備55
• 4.2.3 材料的表征55
• 4.2.4 電化學(xué)測(cè)試55-56
• 4.3 結(jié)果與討論56-60
• 4.4 小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 致謝70-71
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：997272