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铅酸电池结构工艺改进及性能研究

铅酸电池结构工艺改进及性能研究

作者：许斌浙江工业大学

学位级别：硕士

铅酸电池作为清洁能源已经广泛应用于国民经济发展的各个领域,而高性能的铅酸电池具有高比能量,大比功率,使用寿命长等优点,清洁能源的使用对我国的节能减排与环境保护战略具有重要意义。因此设计研发该电池具有非常重大的社会意义。然... 详细信息

铅酸电池作为清洁能源已经广泛应用于国民经济发展的各个领域,而高性能的铅酸电池具有高比能量,大比功率,使用寿命长等优点,清洁能源的使用对我国的节能减排与环境保护战略具有重要意义。因此设计研发该电池具有非常重大的社会意义。然而,目前的铅酸蓄电池还存在着一些不足:比能量（单位重量所蓄电能）小,十分笨重,对环境腐蚀性强,循环使用寿命短,自放电大,不易过放电,这些都大大制约了铅蓄电池的发展。本文针对现有技术存在的一些问题,对铅酸电池的结构工艺进行改进,并对其进行性能研究。该设计以现有的蓄电池理论为基础,通过对蓄电池结构以及制造工艺流程进行优化设计,高能铅酸电池的结构模式打破了现有铅酸蓄电池的结构模式,利用外壳与极群分工处理来弥补现有电池的曲线,利用降低极板厚度来提高活性物质利用率,弥补了部分目前铅酸蓄电池自身存在的缺陷,完善了铅酸蓄电池功能特征。此电池结构简单,易制作,制造成本低,完全能满足现在市场上需求。通过企业已有设备,对设计的部件进行加工,并进行电池装配组装,最后将成品交于专业有资质的单位进行性能检测,并与同规格的普通铅酸蓄电池主要性能进行对比。结果证明,改进后的铅酸电池性能确实有所提高,这表明该设计的方向是正确的,如果今后制造工艺能够有所提高,那么该铅酸电池的性能应该还会随之提高。

关键词：铅酸电池结构改进工艺流程性能检测

铅酸电池正极纳米二氧化铅/碳复合材料的制备及性能研究

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铅酸电池正极纳米二氧化铅/碳复合材料的制备及性能研究

作者：叶俊辉华侨大学

学位级别：硕士

随着能源需求的不断增大,传统能源已经无法满足,而且大量的化石燃料已经严重的影响了当地的生态环境。各个国家对可再生能源和新能源的开发给予了极大的支持。铅酸电池具有售价低、易维护、对环境要求较低、安全性高和回收循环利用。众... 详细信息

随着能源需求的不断增大,传统能源已经无法满足,而且大量的化石燃料已经严重的影响了当地的生态环境。各个国家对可再生能源和新能源的开发给予了极大的支持。铅酸电池具有售价低、易维护、对环境要求较低、安全性高和回收循环利用。众所周知,铅酸蓄电池正极板在充放电过程中产生不可逆硫酸盐化,而且会使PbO的利用率很低。在某种程度上,这些不利因素限制了铅酸电池的应用。本课题主要研究二氧化铅与性能优异的碳材料进行纳米复合改性,并探索材料的结构、形貌和电化学性能。采用沉淀结合两步水热制备了二氧化铅/石墨烯复合材料。β-PbO/rGO复合电极比纯的β-PbO有更高的比容量。在1 A g电流密度下,PbO/rGO的质量比容量达到310 mAh g(1 A g电流密度下,集流体的比容量为98.7 mAh g),相比于纯PbO电极(242.5 mAh g)提高了27.8%。采用电氧化法制备二氧化铅/石墨烯复合材料,电化学测试结果表明:在1 A g电流密度下,PbO/rGO的质量比容量达到335.3 mAh g(1 A g电流密度下,集流体的比容量为98.7 mAh g),相比于纯PbO电极(246.1 mAh g)提高了36.2%。再与第一体系的两组阻抗相互比较,可知一氧化铅通过电氧化形成的二氧化铅具有更低的阻抗,使它具有更好的电化学性能。通过化学沉淀结合水热合成了二氧化铅/无序介孔碳(β-PbO/DMC)纳米复合材料。由于DMC具有高比表面积,丰富的孔隙和更好的导电性,大大提高了复合材料的电化学性能,在电流密度为1 A g时,与纯材料相比,β-PbO/DMC的容量增加了94%。

关键词：二氧化铅碳材料复合材料铅酸电池

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铅酸电池钛基正极板栅的研究

铅酸电池钛基正极板栅的研究

作者：刘婷婷吉林大学

学位级别：硕士

铅酸电池自发明以来已有100多年的历史,随着新的电池体系不断出现和科学技术的发展,人们对电池性能的要求越来越高。为了提升铅酸电池比能量,很多研究者致力于找出可以替代铅板栅的新型轻质板栅。首先,本文选择平板钛和多孔钛作为铅酸... 详细信息

铅酸电池自发明以来已有100多年的历史,随着新的电池体系不断出现和科学技术的发展,人们对电池性能的要求越来越高。为了提升铅酸电池比能量,很多研究者致力于找出可以替代铅板栅的新型轻质板栅。首先,本文选择平板钛和多孔钛作为铅酸电池正极基体材料,采用恒流电沉积技术制备钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2电极),通过循环伏安、恒流充放电测试评价两种基体的Ti/PbO2电极电化学性能。以多孔钛基体为研究对象,不同电流密度下制备3D-Ti/PbO2电极,研究电流密度对于电极性能(电极寿命)的影响。此外,本文研究了平板钛、多孔钛、钛网三种钛基体材料作为铅酸电池正极板栅的可行性,发现钛网的网孔结构可有效解决铅膏脱落问题,更适用于制备涂膏式电极,并以市售铅网作为对比。研究发现,Ti网/PAM(正极活性物质)电极具有较高的初始比容量,但是寿命很短。本文对于Ti网/PAM电极的失效机理进行了初步的探索、研究。主要研究成果如下:(1)3D-Ti/PbO2电极比容量明显高于2D-Ti/PbO2电极。(2)3D-Ti/PbO2电极的多孔结构可有效增大电化学表面积。更大的电化学表面积是3D-Ti/PbO2电极具有较高比容量的主要原因。三维多孔钛基体的多孔结构可有效加快传质速度、增强电极可逆性、使充放电过程中具有更高的电荷量。(3)不同电流密度下制备的电极比容量虽然大小相接近,但是电极寿命有较大差别。(4)沉积电流密度对电极表面形貌有很大影响。随着沉积电流密度的增加,PbO2晶体颗粒逐渐减小,在已有晶体上继续沉积的小颗粒晶体数量增加。(5)通过XRD、CV、EIS测试考察了Ti网/SnO2-SbO基体化成后及循环失败后的相关电化学性质,证明电极充放电过程中,并没有产生不导电的TiO2。(6)利用SEM、EIS测试、滴定实验证实Ti网/PAM电极失效原因为活性物质软化,铅膏与基体失去电连接。固化过程中不能够产生“腐蚀”层是导致Ti网/PAM电极寿命短的致命因素。

关键词：铅酸电池正极钛基体活性物质脱落寿命

聚苯胺/木素复合膨胀剂的制备及其在铅酸电池中的应用

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电子元件与材料 2021年第2期40卷 150-155页

作者：陈远强中国科学院福建物质结构研究所光电材料化学与物理院重点实验室福建福州350002 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室) 福建福州350108

制备了聚苯胺/木素复合膨胀剂并应用于铅酸电池的负极中,研究了聚苯胺的含量对复合膨胀剂电化学性能及铅酸电池高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下循环寿命的影响。结果表明聚苯胺/木素复合膨胀剂相对于木素,具有更高的析氢过电位。复合膨胀... 详细信息

制备了聚苯胺/木素复合膨胀剂并应用于铅酸电池的负极中,研究了聚苯胺的含量对复合膨胀剂电化学性能及铅酸电池高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下循环寿命的影响。结果表明聚苯胺/木素复合膨胀剂相对于木素,具有更高的析氢过电位。复合膨胀剂应用于铅酸电池负极中,改善了负极在高倍率部分荷电状态下运行的"硫酸盐化"问题,延长了铅酸电池的循环寿命。当聚苯胺/木素复合膨胀剂中聚苯胺与木素的质量比为2∶1时,铅酸电池的循环寿命高达2516次,比仅用木素作为膨胀剂的电池提高了2倍以上。

关键词：聚苯胺木素复合膨胀剂铅酸电池硫酸盐化

聚吡咯/炭黑复合材料制备及其在铅酸电池中的应用

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工程塑料应用 2021年第8期49卷 1-7页

作者：陈远强中国科学院福建物质结构研究所光电材料化学与物理院重点实验室福州350002 中国福建光电信息科学与技术创新实验室福州350108

采用原位化学聚合法制备聚吡咯(PPy)/炭黑(CB)复合材料并将其应用于铅酸电池负极中,通过扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪和X射线衍射仪等表征手段分别对复合材料的微观形貌、结构和物相组成进行分析,采用电化学线性... 详细信息

采用原位化学聚合法制备聚吡咯(PPy)/炭黑(CB)复合材料并将其应用于铅酸电池负极中,通过扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪和X射线衍射仪等表征手段分别对复合材料的微观形貌、结构和物相组成进行分析,采用电化学线性扫描法和循环伏安法测试了复合材料的电化学性能。最后,讨论了复合材料对铅酸电池的高倍率部分荷电状态(HRPSoC)循环寿命性能的影响。结果表明,PPy/CB复合材料不仅保留CB原有结构特征,而且具有更高析氢过电位性能和更高的电容性能。将PPy/CB复合材料作为负极添加剂应用于铅酸电池负极中,改善了负极析氢问题以及不可逆“硫酸盐化”问题,最终显著提高了铅酸电池的HRPSoC循环寿命,循环寿命高达7578次,比对照组的电池(负极只添加CB)提高了约109%。

关键词：聚吡咯聚吡咯/炭黑复合材料铅酸电池硫酸盐化析氢

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第八届国际铅酸电池会议

电源技术 2012年第6期36卷 775-777页

作者：贾旭平《电源技术》编辑部

第八届国际铅酸电池会议LABAT‘2011于2011年6月7～10日在保加利亚的Albena市举办。该会议每三年举办一次，本次参会代表有300多位，来自6大洲的41个国家，演讲者超过60位。参展商超过30家。会议举办方为IEES—BAS的铅酸电池部。

关键词：铅酸电池国际保加利亚参展商 BAS

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化学法处理硫酸铅制备铅酸电池正极材料

科技导报 2013年第5期31卷 21-24页

作者：高鹏然刘义卜贤福雷立旭东南大学化学化工学院南京211189

硫酸盐化是导致铅酸电池失效的原因之一，因此通过硫酸铅脱硫煅烧制备具有电化学活性的氧化铅具有重要意义。本文提出了一种把硫酸铅通过与碳酸铵反应和煅烧来转化为铅酸电池正极材料的方法。首先，反应得到的碳酸铅经过过滤，在350℃... 详细信息

硫酸盐化是导致铅酸电池失效的原因之一，因此通过硫酸铅脱硫煅烧制备具有电化学活性的氧化铅具有重要意义。本文提出了一种把硫酸铅通过与碳酸铵反应和煅烧来转化为铅酸电池正极材料的方法。首先，反应得到的碳酸铅经过过滤，在350℃下煅烧得到具有电化学活性的氧化铅。随后对此法制备的样品与工厂生产电池所用的球磨铅粉分别进行了×射线粉末衍射、扫描电镜等分析。通过充放电性能测试得出制备的电极材料的容量高于工厂铅粉的结论。之后通过比较不同煅烧温度下的电性能来对制备样品的煅烧温度进行探讨并得出制备样品的最佳煅烧温度。在最佳条件下制备的氧化铅颗粒均匀。大小在200—300nm。作为铅酸电池正极材料，具有较高的放电比容量（放电倍率为0．5C时放电比容量为120mA·h／g），最后对充放电之后的样品进行了X射线粉末衍射分析。

关键词：铅酸电池硫酸铅正极材料氧化铅

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不同工艺铅酸电池正极板栅的电化学行为

电池 2014年第3期44卷 150-152页

作者：伊廷锋任晴晴王振波陈体衔哈尔滨工业大学化工学院黑龙江哈尔滨150001 安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 超威电源有限公司浙江湖州313100

用循环伏安、电化学阻抗谱和塔菲尔曲线研究了制备工艺对铅酸电池正极板栅电化学行为的影响。在相同的时效温度下,炉温和勺温影响正极板栅在硫酸中的析氢和析氧能力。不同制备工艺的正极板栅的电荷转移电阻不同,最小的仅为0.16Ω·cm2,... 详细信息

用循环伏安、电化学阻抗谱和塔菲尔曲线研究了制备工艺对铅酸电池正极板栅电化学行为的影响。在相同的时效温度下,炉温和勺温影响正极板栅在硫酸中的析氢和析氧能力。不同制备工艺的正极板栅的电荷转移电阻不同,最小的仅为0.16Ω·cm2,最大的可达21.3Ω·cm2,腐蚀电位也略有差异,最大与最小腐蚀电位的差值约为1.5 mV。

关键词：铅酸电池正极板栅制备工艺电化学行为

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炭添加剂对铅酸电池负极板性能的影响

电池 2014年第1期44卷 41-43页

作者：陈飞张慧赵冬冬方明学浙江天能电池(江苏)有限公司江苏宿迁223600

研究了炭添加剂种类（乙炔黑、炭黑及活性炭）和添加量（0.2％～0.8％）对铅酸电池负极板性能的影响。通过循环伏安、交流阻抗和计时电流对电化学性能进行分析。添加0.5％乙炔黑的负极板，电极反应电流和可逆性增强；随着炭黑添加量的... 详细信息

研究了炭添加剂种类（乙炔黑、炭黑及活性炭）和添加量（0.2％～0.8％）对铅酸电池负极板性能的影响。通过循环伏安、交流阻抗和计时电流对电化学性能进行分析。添加0.5％乙炔黑的负极板，电极反应电流和可逆性增强；随着炭黑添加量的增大，可逆性变差，添加量不宜超过0.4％；活性炭的添加量不应超过0.6％。

关键词：铅酸电池添加剂炭材料电化学性能