鉛酸液流電池正極α-β-PbO2制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、開(kāi)發(fā)穩(wěn)定、可靠、廉價(jià)的儲(chǔ)能設(shè)備是建立微網(wǎng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源就地消耗和容納的主要技術(shù)途徑，鉛酸液流電池因Pb2+氧化還原的可逆特性和無(wú)質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而受到高度關(guān)注。但電池正極活性物質(zhì)PbO2在放電過(guò)程中不完全還原和晶體顆粒之間疏松導(dǎo)致脫落等問(wèn)題，嚴(yán)重降低了電池的效率和壽命。因此本文首先研究了甲基磺酸鉛溶液體系中H+濃度、溫度和沉積電流密度對(duì)于正極沉積物PbO2的晶型影響規(guī)律，并通過(guò)調(diào)控沉積條件制備出α-PbO2、β-PbO2以

2、及特定晶型比例的混合沉積物，探究不同沉積物作為正極活性物質(zhì)時(shí)的放電能力和導(dǎo)電性，綜合對(duì)比上述性能對(duì)活性沉積層放電能力的影響，優(yōu)選PbO2最佳的晶型配比作為正極活性物質(zhì)以提高甲基磺酸鉛液流電池的庫(kù)侖效率和能量效率。
　　結(jié)果表明：（1）通過(guò)調(diào)控電沉積條件中溶液H+濃度、溫度和電流密度可以獲得α-PbO2、β-PbO2以及不同比例的兩相混合的沉積物，H+濃度的升高和電流密度的增大均提高電沉積PbO2的過(guò)電位，使得沉積物由單相的α-Pb

3、O2向α-PbO2和β-PbO2的混合相過(guò)渡，溫度升高加速電沉積中傳質(zhì)過(guò)程，促進(jìn)了β-PbO2的生成；（2）溶液體系中沉積電流密度的增加，促進(jìn)了PbO2晶體生長(zhǎng)，晶粒尺寸增大；（3）β-PbO2放電容量是α-PbO2的2倍，其庫(kù)侖效率和能量效率均高于α-PbO2效率20％，而α-PbO2庫(kù)侖效率在30次充放電循環(huán)過(guò)程中穩(wěn)定性髙于β-PbO2。當(dāng)α-PbO2與β-PbO2質(zhì)量比為2：8時(shí)混合物的放電容量最高，循環(huán)充放電庫(kù)侖效率和能量效率最

4、高，其值可達(dá)到95%和76%，并且具備良好的循環(huán)穩(wěn)定性；（4）電荷傳遞阻抗最小的為β-PbO2，易于電化學(xué)溶解，α-PbO2與β-PbO2質(zhì)量比為2：8的次之，α-PbO2最大，而α-PbO2與β-PbO2比例為2：8混合物的析氧交換電流密度最小，難以析氧，β-PbO2次之，α-PbO2最大；（5）α-PbO2與β-PbO2質(zhì)量比為2：8混合沉積層的無(wú)裂縫、內(nèi)應(yīng)力小，活性物質(zhì)在放電過(guò)程中損失量最少。因此，α-PbO2與β-PbO2質(zhì)量比