高倍率儲能Pb-C超級電池負極的研究.pdf

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

2、，研究了PbO2/C不對稱電容器，對碳負極板中的導電劑、膠黏劑、抑制析氫添加劑以及板柵厚度進行了探討。結果表明，加入導電劑比例為活性炭：導電劑(乙炔黑和石墨乳質量比為1:1的混合導電劑)=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，以及利用相對比較薄的板柵時碳負極的性能更好。實驗發(fā)現(xiàn)，碳負極板與鉛酸電池的負極內并式 Pb-C超級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，負極活性物質的比容量分別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乙炔黑、活性炭和炭黑三種碳材料進行了改性。實驗中對吸附沉降的條件進行了研究，結果發(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載率有所增加。在這三種碳材料中，經過三次吸附沉降硫酸鉛后乙炔黑、活性炭和炭黑的負載率分別為94.26%、85.45%

4、和62%，說明乙炔黑的負載率最高。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極活性物質中。結果發(fā)現(xiàn)，加入改性后的碳材料的鉛負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極的1C比容量為45mAh/g，而加入三次改性活性炭鉛負極比容量為20mAh/g，因此可以說