鉛酸電池是廣泛應用的汽車啟動電源。近年來,城市變得越來越大,市內(nèi)交通越來越依靠個人交通手段,這造成了城市大氣質(zhì)量的惡化。尤其重要的是,在燈控路口禁止通行時,汽車不得不制動直到允許通行。這個過程的汽油發(fā)動機運行效率低,產(chǎn)生了嚴重的大氣污染。為此,人們應用了一種“啟停技術(shù)”來減少汽車靜止狀態(tài)時的發(fā)動機排放。為了保證啟停技術(shù)正常運行,汽車啟動電源不得不在部分荷電狀態(tài)下高倍率充放電(HRPSoC),這造成了最早應用的鉛酸電池迅速硫酸鹽化而終止壽命。研究發(fā)現(xiàn),向鉛酸電池負極添加碳材料可以抑制硫酸鉛晶體的長大,并提高其充電接受能力,這就形成了鉛碳電池。不過,因為碳材料析氫過電位比鉛低,有可能造成電池內(nèi)部壓力升高,也降低了充電過程能量轉(zhuǎn)換效率。與已有的文獻工作不同,本論文主要研究了碳材料對以硫酸鉛作為負極活性物質(zhì)的鉛碳電池性能的影響。論文首先報道了六種商品碳材料的影響,然后報道了合成的磺化石墨烯的影響。結(jié)果如下:活性炭、乙炔黑、椰殼炭、MCNT、石墨烯和超導炭等六種碳材料應用于硫酸鉛為活性物質(zhì)的負極時,活性炭的析氫電流最小,導電性僅次于乙炔黑;當在負極鉛膏中添加1.0wt.%活性炭和1.0wt.%乙炔黑時,在電流密度為100 mA·g~(-1)下,電池的放電比容量較高,達到96.3 mAh·g~(-1),在HRPSoC狀態(tài)下,循環(huán)壽命為2397次。用Hummers方法制備了氧化石墨,然后用80%水合肼預還原,接著用對氨基苯磺酸進行磺化,制備了磺化石墨烯。紅外光譜和EDS能譜證明了磺酸基成功接枝到還原石墨烯上。將磺化石墨烯應用于硫酸鉛負極時,磺化石墨烯添加量為1.0wt.%時性能最佳,放電比容量為85.1 mAh·g~(-1),HRPSoC循環(huán)達到11787次,倍率測試表明在此配方下電池比較穩(wěn)定。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ127.11;U463.63
【部分圖文】：

用球磨后的鉛粉代替當時的紅丹和黃丹的混合物作為蓄電膏等工藝也實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)。20 世紀 40 年代開始用樹脂板[14]。0、60 年代，鉛蓄電池發(fā)展迅速，能量密度、循環(huán)性能、高論研究上，研究重點從熱力學轉(zhuǎn)向了動力學研究[15]。一些顯微鏡、核磁共振、X 射線衍射儀等被應用起來。0 年代，閥控式鉛酸蓄電池(VRLA)在我國通信行業(yè)得到了應不漏液、不漏氣、無污染、密封化、自放電小等優(yōu)點[16]，所97 年，我國的 VRLA 鉛蓄電池 2 小時放電率較小，不能夠且容量衰減明顯。到了 2003 年，在 100%DOD 下，循環(huán)壽用 12 個月以上，至此，VRLA 鉛蓄電池的問題基本解決[13的結(jié)構(gòu)及工作原理

鹽理論”[15]，電池放電時生成難溶于電解質(zhì)的塊狀固體，即負極活性物為 Pb2+，然后 Pb2+與電解液中的 HSO4 結(jié)合生成 PbSO4；正極中的 PbO，同樣是與 HSO4 結(jié)合生成 PbSO4。鉛酸電池放電時發(fā)生如下兩個電極極反應 Pb + HSO4 → PbSO4+ H++ 2 e （極反應 PbO2+ 2 e + HSO4 + 3 H+→ PbSO4+ 2 H2O （總反應 Pb + PbO2+ 2 H++ 2 HSO4 → 2 PbSO4+ 2 H2O （電池的充電后期或者過充電時，正極板上就會發(fā)生析氧反應，負極板上分別如下：極析氧反應：H2O→2H++12O2↑+2e-（極析氫反應：2H++2e-→H2↑ （極板上生成的氧氣通過隔膜轉(zhuǎn)移到負極板，并在負極板上生成水。電池如圖 1-2 所示：

制劑一起使用，因為他們均附著在鉛的表于碳材料大多比較疏松，為了增加碳材料極鉛膏中加入適量比例的粘結(jié)劑，如聚四偏氟乙烯（PVDF）等來防止在電極循環(huán)過動車等領(lǐng)域，傳統(tǒng)的鉛酸電池作為動力電當負極板處于高倍率部分荷電狀態(tài)下放電其在未來的發(fā)展。針對這個問題，研究人進行改進，取得了不錯的效果。美國 Ax在負極原有的配方中加入適量的碳材料， Pb-C 電池[25]。其結(jié)構(gòu)示意圖如 1-3 所示
【參考文獻】

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本文編號：2855396