本文關(guān)鍵詞：四堿式硫酸鉛在鉛酸電池中的應用研究

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【摘要】：清潔能源、通信技術(shù)行業(yè)的迅速進步和發(fā)展,有力地促進了能源儲能的進步,隨之而來的是人們對各種機房、基站建設(shè)的要求越來越高,主要表現(xiàn)在對電池一致性、高功率性能、循環(huán)性能、免維護性、高安全性等方面要求的提高。鉛酸蓄電池作為機房、基站主要儲能產(chǎn)品之一,為了適應新的應用環(huán)境,也需要在技術(shù)和工藝上有所改進,活性物質(zhì)的組分和結(jié)構(gòu)是影響電池性能的主要因素之一,因而對這方面的研究顯得十分必要。四堿式硫酸鉛(4BS,4PbO·PbSO_4)是鉛酸蓄電池正極板在制造過程中的一個中間產(chǎn)物,它的產(chǎn)生和前后轉(zhuǎn)化過程對最終電池性能有極大的影響;不同生極板生產(chǎn)工藝會直接影響4BS的產(chǎn)生。論文通過XRD(X-ray分析)和SEM(掃描電子顯微鏡)等手段研究了正極板的微觀形貌和物質(zhì)組分,通過在工業(yè)生產(chǎn)條件下制作實驗電池,驗證不同4BS相關(guān)應用工藝因素對容量、功率、循環(huán)性能及容量一致性的影響;發(fā)現(xiàn)和膏過程中當PbO與H2SO_4比例過大或過小時均會降低活性物質(zhì)內(nèi)4BS含量,在5:1~7:1間存在有利于4BS生成的最佳比例;實驗顯示,PbO與H2SO_4比例對活性物質(zhì)內(nèi)4BS晶體顆粒尺寸無明顯影響,固化溫度高低對活性物質(zhì)內(nèi)4BS生成量也無明顯影響,但對晶體顆粒尺寸影響較大,隨著固化溫度升高4BS晶體顆粒逐漸減小。固化時間對固化過程中4BS生成量和晶體顆粒大小均有一定影響,隨著固化時間增加,4BS含量逐漸增加,晶體尺寸也增大。通常在工業(yè)生產(chǎn)條件下很難控制極板內(nèi)4BS含量和晶體尺寸的一致性,為了提升產(chǎn)品一致性,論文通過4BS添加劑來進行改善。研究發(fā)現(xiàn),生極板內(nèi)4BS含量、組分分布情況以及充電過程環(huán)境溫度、充電電流密度、化成酸密度均會影響化成后PbO2的結(jié)構(gòu)和組分,從而影響最終性能;添加4BS生板化成后,活性物質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)明顯,能明顯提升電池循環(huán)性能,α-PbO2/β-PbO2由于具有不同的晶型結(jié)構(gòu)和比表面積,活性物質(zhì)內(nèi)最終二者比例對電池初始容量影響較明顯。研究結(jié)果表明,合理的4BS生成工藝以及化成工藝能有效提高活性物質(zhì)的比表面積,從而提升產(chǎn)品的高功率性能和容量性能,堅固的骨架結(jié)構(gòu)能提升電池的循環(huán)性能;和膏時添加適量的4BS可有效提升電池的一致性和循環(huán)性能。
【關(guān)鍵詞】：鉛酸蓄電池 二氧化鉛 四堿式硫酸鉛 循環(huán)壽命 功率 容量
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ134.33;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的意義10
• 1.2 鉛酸蓄電池的種類和用途10-13
• 1.2.1 鉛酸蓄電池的歷史發(fā)展情況10-11
• 1.2.2 鉛酸蓄電池主要用途11-13
• 1.3 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)和工作原理13-15
• 1.3.1 鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.2 鉛酸蓄電池的反應原理14
• 1.3.3 鉛酸蓄電池原材料和半成品的物理化學性質(zhì)14-15
• 1.4 VRLA電池的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 VRLA電池的發(fā)展歷程15-16
• 1.4.2 VRLA電池失效模式16-17
• 1.5 4BS在VRLA電池中的應用研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5.1 4BS在VRLA電池中作用17-18
• 1.5.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5.3 4BS在電池中應用的研究解析19
• 1.6 課題的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 實驗材料與方法21-26
• 2.1 實驗藥品及材料21-22
• 2.2 實驗儀器設(shè)備22
• 2.3 試驗樣品制備方法22-23
• 2.3.1 試驗電極制備方法22-23
• 2.3.2 試驗極板制備方法23
• 2.3.3 試驗電池制備方法23
• 2.4 分析表征方法23-25
• 2.4.1 SEM檢測23-24
• 2.4.2 XRD檢測24
• 2.4.3 極板內(nèi)水分測試24
• 2.4.4 固化后極板剩余鉛測定24-25
• 2.4.5 正極板中二氧化鉛含量的測定25
• 2.5 電池性能測試方法25-26
• 2.5.1 容量測試25
• 2.5.2 交流阻抗測試25-26
• 第3章 和膏與固化工藝對生成四堿式硫酸鉛的影響26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 和膏和固化工藝26-27
• 3.3 和膏與固化工藝對正極活性物質(zhì)微觀形貌的影響27-30
• 3.4 和膏與固化工藝對 4BS生成的影響30-33
• 3.5 板柵與活性物質(zhì)界面的影響33-37
• 3.5.1 4BS正極板固化后板柵與活性物質(zhì)的結(jié)合強度33-36
• 3.5.2 4BS正極板固化后的電化學阻抗測試36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第4章 添加四堿式硫酸鉛正極板的化成工藝研究38-59
• 4.1 引言38
• 4.2 生極板 4BS晶粒尺寸對化成的影響38-45
• 4.2.1 化成前正極板 4BS的尺寸38-41
• 4.2.2 不同尺寸 4BS正極板化成后的形貌41-42
• 4.2.3 不同尺寸 4BS正極板化成后的結(jié)構(gòu)組分42-44
• 4.2.4 4BS極板化成后對電池容量的影響44-45
• 4.3 酸密度對 4BS正極板化成的影響45-50
• 4.3.1 酸密度對 4BS正極板化成后成后微觀形貌的影響45-46
• 4.3.2 酸密度對 4BS正極板化成后組分的影響46-48
• 4.3.3 酸密度對 4BS正極板化成后性能的影響48-50
• 4.4 充電電流對 4BS正極板化成的影響50-54
• 4.4.1 充電電流對 4BS正極板化成后微觀的影響50-51
• 4.4.2 充電電流對 4BS正極板化成后組分的影響51-53
• 4.4.3 充電電流對 4BS正極板化成后性能的影響53-54
• 4.5 4BS技術(shù)對電池性能的影響54-58
• 4.5.1 應用 4BS技術(shù)后電池的初始容量54-55
• 4.5.2 應用 4BS技術(shù)后電池的循環(huán)性能55-56
• 4.5.3 4BS技術(shù)在 2V/500Ah電池中的工程應用56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果63-65
• 致謝65-66
• 個人簡歷66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張慧;王斌;程宇;張麗芳;方明學;;利用廢鉛膏合成高純度4BS作為正極添加劑的研究[J];蓄電池;2015年03期

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本文編號：684113