论文部分内容阅读
铅炭超级电池是铅酸蓄电池和双电层电容器“内并”而成的新型动力电源,兼具铅酸蓄电池与超级电容器的优点,高倍率性能优越,非常适用于混合动力汽车。然而,加入炭材料带来了铅、炭负极工作电位不一致的问题,引起充电末期析氢加剧的问题,所以,开发适合于硫酸电解液体系的具有较高比电容及析氢过电位的炭材料是铅炭超级电池研究中的关键。为此,本论文主要进行了以下三个方面的研究:以商用活性炭为原料,采用二次活化的方法,依次改变活化剂种类、活化剂浓度、活化温度等参数制备高比容量活性炭。对该材料所制备电极的循环伏安法、计时电流法测试,结果表明,当活化剂为65%H3P04,活化温度为800℃时,所得改性活性炭(AC-M)的比电容为331F/g。通过对AC-M微观结构的SEM表征,发现改性活性炭的大中孔比例增加。电化学测试结果表明,In2O3与Bi2O3混合添加使用时抑制析氢的效果较好。将AC-M应用于铅炭电池,结果表明其高倍率放电性能优越。通过对活性炭进行Pb(Ⅱ)吸附、PbS04原位沉积等处理,制备了PbSO4/活性炭复合材料。采用XRD、EDS、SEM等手段对其进行了物相及微观结构表征,结果发现,尺寸为200nm以下的PbSOO4晶体均匀地分散在活性炭颗粒表面,样品中铅元素的质量分数为26.43%。将该复合材料制备成电极,置于H2SO4溶液中进行电化学性能测试,结果表明,该材料具有较高的析氢过电位,能提供一定的法拉第电流,但非法拉第比容量有所损失。将该复合材料以相对于氧化铅粉5%wt的比例添加到铅膏配料中,采用常规制膏技术制得铅蓄电池负极,其制得的电池在以60%SOC为起点,高倍率60s放电、60s充电的简单循环寿命相比于普通铅酸蓄电池提高了 3～4倍。通过对活性炭依次进行Pb(Ⅱ)吸附、PbO沉积、还原分解等处理,制备了 Pb(PbO)/活性炭复合材料。采用XRD、EDS、SEM等手段对其进行了物相及微观结构表征,结果发现,纳米级Pb、PbO颗粒均匀地分布在活性炭表面。将Pb(PbO)/活性炭制备成电极,置于H2SO4溶液中进行电化学性能测试分析,结果表明,Pb(PbO)/活性炭具有较高的析氢过电位、良好的导电性,并能提供一定的氧化还原电流,且非法拉第比容量损失较小。将Pb(PbO)/活性炭以相对于氧化铅粉5%wt的比例添加到铅膏配料中制备成相应铅炭超级电池,其以60%SOC为起点,高倍率60s放电、60s充电的简单循环寿命相比于普通铅酸蓄电池提高了4～5倍。