泡沫碳基PbO2及PbO2-AC超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、鉛酸電池自1859年發(fā)明至今已有150多年的歷史，是一種工藝成熟、應(yīng)用廣泛的電池技術(shù)，從富液電池發(fā)展到閥控密封電池，被廣泛的應(yīng)用于通信后備電源、動(dòng)力電池和汽車啟動(dòng)等領(lǐng)域。但鉛酸電池在高倍率部分荷電下（high rate parte state of charge, HRPSoC）的循環(huán)使用條件，受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，在HRPSOC循環(huán)使用過程中會(huì)造成負(fù)極不可逆硫酸化，從而影響其在混合動(dòng)力汽車、風(fēng)能、太陽能等新領(lǐng)域作為儲(chǔ)能裝置的利用。20世紀(jì)9

2、0年代，第三代鉛酸電池-鉛炭電池（包括超級(jí)電池）出現(xiàn)在人們的視野，并成為研究的熱點(diǎn)。
　　本論文中，通過大量資料的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，以泡沫碳作為基底，通過脈沖電鍍的方法制備二氧化鉛薄膜并和活性炭（AC）組裝成超級(jí)電容器，期望結(jié)合鉛酸電池和傳統(tǒng)超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)其在混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文主要的研究內(nèi)容為：
　　1.通過材料表征手段對(duì)AC的一些物理性能進(jìn)行初步的了解，接著研究其在不同基底和不同電解液中的電化學(xué)性

3、能。通過循環(huán)伏安、恒流充放電和電化學(xué)阻抗譜等方法，研究了其作為超級(jí)電容器材料的一些電容特性，為后續(xù)的研究奠定一些理論基礎(chǔ)。
　　2.采用脈沖電鍍的方法，在泡沫碳基底上進(jìn)行電沉積二氧化鉛薄膜，并通過XRD和SEM對(duì)電沉積層進(jìn)行結(jié)構(gòu)和表面形貌的分析。研究發(fā)現(xiàn)，電鍍液溫度、占空比以及酸堿度都對(duì)二氧化鉛電鍍層有一定的影響，在保持占空比不變的情況下，60℃下得到的鍍層晶粒較小,這是因?yàn)闇囟壬呖梢越档完帢O的極化，促進(jìn)形成粗晶的鍍層；占空比對(duì)

4、不同材料有不同的影響，二氧化鉛鍍層晶粒的大小隨關(guān)斷時(shí)間延長而減小；而酸堿度則會(huì)影響晶型的形成，酸性條件下得到的為β（四方晶型）二氧化鉛，堿性條件下得到的則是α（正交晶型）二氧化鉛；商業(yè)二氧化鉛通過傳統(tǒng)制作電池的方法進(jìn)行電極的制備，并和電沉積二氧化鉛薄膜電極進(jìn)行對(duì)比。通過循環(huán)伏安法和交流阻抗研究發(fā)現(xiàn)，在酸性鍍液下溫度為60℃、占空比為25％、電流密度為0.1A/cm2時(shí)得到的二氧化鉛薄膜電化學(xué)性能最為優(yōu)越。
　　3.采用泡沫碳作為集