【摘要】：鉛酸蓄電池自1859年由普朗特發(fā)明至今,在汽車和工業(yè)領(lǐng)域中的應用已經(jīng)非常廣泛。隨著人們對汽車電池要求的進一步提升,循環(huán)壽命和適用范圍已經(jīng)成為制約鉛酸蓄電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。木質(zhì)素系膨脹劑作為提升電池初始容量和低溫性能的重要添加劑,應用上目前仍存在原料依賴進口、作用機理不明、產(chǎn)品質(zhì)量檢測復雜等問題。為解決上述問題,本研究從木質(zhì)素系膨脹劑的溶解狀態(tài)出發(fā),探索了膨脹劑的溶解狀態(tài)與電池性能之間的關(guān)聯(lián),研究了膨脹劑與鉛離子及鉛板之間的作用方式,補充了木質(zhì)素系膨脹劑在鉛酸蓄電池中的作用機理,為工業(yè)選用木質(zhì)素系膨脹劑提供了新思路。本研究主要選取三種商用木質(zhì)素系膨脹劑LC-V,LS-H和LS-U為原料,通過烷基橋聯(lián)反應對其進行改性,得到分子量增大且溶解性能下降的產(chǎn)品。通過合膏、涂板、固化、化成等步驟制作實驗富液電池,研究了木質(zhì)素系膨脹劑對水混鉛膏的黏度、固化鉛板的形貌以及實驗電池性能的影響。水混鉛膏黏度的研究結(jié)果表明,水溶性木質(zhì)素系膨脹劑可降低水混鉛膏的黏度,且隨著磺化度的增加,膨脹劑對水混鉛膏黏度降低的效果增強,在添加量0.04 wt.%-0.30 wt.%(相對于鉛粉的質(zhì)量)的范圍內(nèi),水混鉛膏的黏度隨水溶性木質(zhì)素添加量的增加而降低。對比烷基橋聯(lián)改性前后樣品對電池性能的影響,表明樣品改性后可增加鉛板中三堿式硫酸鉛的含量,提升常溫條件下的動、靜態(tài)充電接受能力,減弱電池20小時率容量和在-18℃條件下的低溫放電性能。從木質(zhì)素系膨脹劑的溶解狀態(tài)出發(fā),通過研究水溶性木質(zhì)素對鉛離子的結(jié)合能力及其在鉛板上的吸附情況,探索了水溶性木質(zhì)素在鉛酸蓄電池中的作用機理。結(jié)果表明,水溶性木質(zhì)素的親水基團如羧基、羥基、磺酸基等均有利于木質(zhì)素與鉛離子的結(jié)合,并且結(jié)合程度隨濃度的增加、溫度的升高以及pH的升高而增強。在硫酸和水溶劑體系中,水溶性木質(zhì)素均可吸附在鉛板表面,抑制鉛板的氧化還原過程。在鉛酸蓄電池的放電過程中,水溶性木質(zhì)素可通過在硫酸電解液中與鉛離子結(jié)合,解除負極表面的產(chǎn)物抑制進而達到促進放電的效果。但水溶性木質(zhì)素可部分吸附在鉛板表面,增加充電的內(nèi)阻,抑制鉛板的氧化還原過程。利用CTAB沉淀法,探索了不同pH條件下木質(zhì)素磺酸鹽和磺化堿木質(zhì)素中磺酸基、羧基和酚羥基的電離情況,結(jié)果表明磺酸基在pH 1.0-2.0之間均可完全電離,且在此pH范圍內(nèi)羧基和酚羥基未發(fā)生電離。通過對比樣品在硫酸和水中的溶解情況可區(qū)分木質(zhì)素磺酸鹽和木質(zhì)素羧酸鹽,通過對比樣品在水和乙醇中的溶解狀態(tài)可區(qū)分水溶性木質(zhì)素及堿木質(zhì)素類。依據(jù)木質(zhì)素樣品在不同溶劑中溶解狀態(tài)的差異,可指導木質(zhì)素的快速篩選和甄別。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM912;TQ317
【圖文】：

華南理工大學碩士學位論文鉛酸蓄電池的原材料回收再利用也是目前的研究熱點[4,5]。經(jīng)研收率極高，其污染只存在于生產(chǎn)和回收加工過程，如果嚴格控環(huán)境污染問題，鉛酸蓄電池也可稱得上是“綠色電池”。蓄電池的工作原理及制作過程電池的結(jié)構(gòu)主要由正極板、負極板、電解液、隔板、安全閥、成，整體示意圖如圖 1-1 所示。

反應方程式：上反應式可以看出，放電過程中負極活性物質(zhì)消耗硫酸根離子，故負液 pH 降低，正極活性物質(zhì)消耗氫離子，故正極板孔隙中的電解液 程均需要電解液中的硫酸根和氫離子參與，故鉛酸蓄電池的充放電效子濃度的關(guān)聯(lián)較高。此外，除了以上正負電極發(fā)生的主要化學反應外反應也分別會在正、負極上發(fā)生。副反應主要是進行的電解水的反應需定期對電解液進行維護。蓄電池的制作過程可分為五大塊，分別是合膏、涂板、固化、組裝和的正負極鉛膏的原材料雖然都是氧化鉛粉，但不同的制作程序以及不使不同的正負極活性物質(zhì)的形成，圖 1-2 則為筆者實驗室采用的負極作流程圖。

研究進展世界上最豐富的可再生資源，其三個主要成分是纖物質(zhì)中，纖維素是含量最高的生物大分子，其次是質(zhì)素是目前地球上最大的酚香化合物存儲庫，并且生產(chǎn)的 5000 萬至 7 億噸的木質(zhì)素中僅有 1-2%用于燒的方式被浪費。因此，挖掘并利用木質(zhì)素的潛力要的意義。述上儲量最豐富的天然芳香族化合物。在植物細胞中維素和半纖維素緊緊纏繞在一起，在支撐細胞強度起著至關(guān)重要的作用。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2777008