高倍率儲(chǔ)能Pb-C超級(jí)電池負(fù)極的研究.pdf

1、Pb-C超級(jí)電池是將鉛酸電池的鉛負(fù)極與碳材料復(fù)合到一起的一種新型儲(chǔ)能裝置，它不僅具有鉛酸電池性質(zhì)而且具有碳的電容性質(zhì)，因此可以提高電池的倍率性能和循環(huán)壽命。
　　本文對(duì) Pb-C超級(jí)電池中的內(nèi)并式負(fù)極和內(nèi)混負(fù)極進(jìn)行了研究并對(duì)碳材料進(jìn)行了改性。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)分析了碳材料的結(jié)構(gòu)和形貌；循環(huán)伏安(CV)和Tafel極化曲線對(duì)碳材料的析氫行為進(jìn)行了分析并測(cè)試了極板的充放電性質(zhì)和循環(huán)性能。
　　首先

2、，研究了PbO2/C不對(duì)稱(chēng)電容器，對(duì)碳負(fù)極板中的導(dǎo)電劑、膠黏劑、抑制析氫添加劑以及板柵厚度進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，加入導(dǎo)電劑比例為活性炭：導(dǎo)電劑(乙炔黑和石墨乳質(zhì)量比為1:1的混合導(dǎo)電劑)=4:1，5mass％PTFE和0.25mass%CMC膠黏劑，0.6mass%氧化銦或氧化鎵抑制析氫添加劑，以及利用相對(duì)比較薄的板柵時(shí)碳負(fù)極的性能更好。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，碳負(fù)極板與鉛酸電池的負(fù)極內(nèi)并式 Pb-C超級(jí)電池倍率性能得到很好的提高，在放電終止電壓為1

3、.90V、放電電流為1C和2C倍率下，負(fù)極活性物質(zhì)的比容量分別25mAh/g以及8mAh/g，這些與普通鉛酸電池相比都有了很大的提高。
　　其次，利用碳材料表面吸附沉降硫酸鉛的方法分別對(duì)乙炔黑、活性炭和炭黑三種碳材料進(jìn)行了改性。實(shí)驗(yàn)中對(duì)吸附沉降的條件進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著沉降的次數(shù)的增加，三種碳材料表面硫酸鉛的負(fù)載率有所增加。在這三種碳材料中，經(jīng)過(guò)三次吸附沉降硫酸鉛后乙炔黑、活性炭和炭黑的負(fù)載率分別為94.26%、85.45%

4、和62%，說(shuō)明乙炔黑的負(fù)載率最高。從掃描電鏡照片中看出，改性后乙炔黑表面的硫酸鉛分布十分均勻，并且在X射線衍射圖中清楚地看到硫酸鉛晶體的衍射峰。
　　最后，將改性后的乙炔黑和活性炭摻入到鉛負(fù)極活性物質(zhì)中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入改性后的碳材料的鉛負(fù)極板的充放電性能和循環(huán)性能都得到很好的改善，而且倍率性能也得到很好的提高。其中，加入三次改性乙炔黑的鉛負(fù)極的1C比容量為45mAh/g，而加入三次改性活性炭鉛負(fù)極比容量為20mAh/g，因此可以說(shuō)