【摘要】：已有的研究表明,鉛酸電池失效的一個(gè)主要原因是正極鉛膏的軟化與脫落。四堿基硫酸鉛(4PbO·PbSO_4,4BS)因其特殊的形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)可以形成性能良好的正極,能有效地改善這一現(xiàn)象。工業(yè)上,使用工業(yè)鉛粉制造的正極需要長(zhǎng)時(shí)間的高溫高濕條件下的固化才能得到主要由4BS構(gòu)成的正極活性物質(zhì)。這種方法帶來(lái)的問(wèn)題除了能耗和廠(chǎng)房空間占用較大以外,還有電極性能特別是一致性不夠好的問(wèn)題。為此我們做了如下研究,期望能提高電池的電化學(xué)性能:(1)以PbO和PbSO_4為原料電極在電極上原位反應(yīng)獲得4BS正極,以增強(qiáng)電極內(nèi)部的結(jié)合力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1.5 h時(shí),4BS就已完全生成,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),4BS晶體的顆粒逐漸變大。反應(yīng)時(shí)間為1.5 h、6 h、12 h的電極在放電深度(DOD)100%、放電電流密度100 mA·g~(-1)的條件下,放電容量最高分別為107.1、103.2和109.6mAh·g~(-1)。反應(yīng)3 h的電極在化成后,含有的β-PbO_2較多并且平均顆粒尺寸最小,具有最佳的電化學(xué)性能。其最高放電容量高達(dá)124.3 mAh·g~(-1),經(jīng)過(guò)50個(gè)循環(huán)后,放電容量雖降為110 mAh·g~(-1),但仍比工廠(chǎng)球磨鉛粉電極高38%。(2)用粘結(jié)劑取代傳統(tǒng)制膏時(shí)使用的纖維,隨后將活性物質(zhì)4BS、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑三種材料在不同配比下制備的正極極板進(jìn)行放電性能測(cè)試。當(dāng)4BS、石墨、PVDF(聚偏氟二乙烯)三種物質(zhì)按質(zhì)量比96.5:2.5:1來(lái)制備4BS電極時(shí),對(duì)應(yīng)電池的初始放電容量最高僅為66 mAh·g~(-1),且循環(huán)性能很差。將該電極固化后,再進(jìn)行充放電性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)電池最高放電容量可達(dá)73.5 mAh·g~(-1),且經(jīng)過(guò)100個(gè)循環(huán)之后容量依然穩(wěn)定在73.5mAh·g~(-1),循環(huán)性能十分穩(wěn)定。但是其放電容量略低于工廠(chǎng)球磨鉛粉作為正極材料時(shí)的放電容量(79.5 mAh·g~(-1))。(3)將PbO、PbSO_4、PVDF、石墨按質(zhì)量比96.5(PbO+PbSO_4(N_(PbO):N_(PbSO4)=4:1)):2.5(石墨):1(PVDF)為電極原料在電極上原位反應(yīng)獲得4BS正極,來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)電極內(nèi)部的結(jié)合力。其中反應(yīng)時(shí)間為6 h的電極在化成后平均顆粒尺寸最小,具有最佳的電化學(xué)性能。最高放電容量為118.9 mAh·g~(-1),經(jīng)過(guò)50個(gè)循環(huán)后還可以維持在112mAh·g~(-1)左右,容量保持率為94%,并且比工廠(chǎng)球磨鉛粉電極高40.9%。
【圖文】：

十年以來(lái)的研究熱點(diǎn)[15]。鉛炭電池正極為二氧化鉛，負(fù)極為電層電容特性碳材料的復(fù)合電極。這種復(fù)合電極兼具了充放電較大的充放電電流密度下，具有電容特性的碳材料也會(huì)緩沖一極的硫酸鹽化，延長(zhǎng)了電池的循環(huán)壽命[16]。總而言之，鉛炭電高能量?jī)?yōu)勢(shì)和超級(jí)電容器的大功率優(yōu)點(diǎn)，在新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)的結(jié)構(gòu)與原理控密封鉛酸電池（valve-regulatedlead-acidbattery，VRLAB）極板、外殼等組成，其中正負(fù)極板用隔膜分離開(kāi)來(lái)。電池封部連接。電池在運(yùn)行期間，當(dāng)內(nèi)部氣體量超過(guò)臨界值時(shí)，電池開(kāi)將氣體排出，，然后自動(dòng)關(guān)閉防止空氣進(jìn)入電池內(nèi)部，以此來(lái)

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文總反應(yīng) Pb + PbO2+ 2 H++ 2 HSO4 2 PbSO4+ 2 H2O （1-3）.2.3 鉛酸電池的制備工藝圖 1-2 為鉛酸電池工藝流程圖，一般包括鉛粉制作、板柵制造、鉛膏制備、機(jī)、極板固化干燥、極板分片、包極組、極群焊接入殼、密封、定量加酸、化成、阻測(cè)試、包裝出庫(kù)。鉛粉制造
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;TQ134.33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2607037