N、P/RC@Pb复合材料在铅碳电池负极中的应用

为改善铅碳混合不均和负极析氢的问题,以D418大孔螯合磷酸树脂为碳源,制备出与Pb复合的N、P掺杂碳材料(N、P/RC@Pb)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对复合材料进行表征,对添加N、P/RC@Pb复合材料的负极板和铅碳电池进行了研究。结果表明:Pb均匀分布在树脂碳表面,以Pb复合物的形式与树脂碳紧密结合。线性伏安(LSV)测试表明:N、P/RC@Pb的添加能有效抑制析氢反应(HER),在-0.46 V下1%N、P/RC@Pb电极板拥有最小的析氢电流(-0.087 A/cm^(2)),更接近空白组(-0.053 A/cm^(2))。在电池循环测试中,添加1%N、P/RC@Pb的模拟电池的循环寿命为1834次,而空白电池循环寿命为837次。在容量测试中,含量为1%的N、P/RC@Pb的电池容量为241.0 mAh,较空白电池(157.8 mAh)提升了53%。N、P/RC@Pb复合材料制备方法简单,价格低廉,改善了铅碳混合不均问题,有效抑制了碳上的析氢反应,在铅碳电池中具有潜在的应用前景。

铅炭电池负极添加剂研究进展

铅炭电池是在铅酸电池研究的基础上,选取具有多孔、高比表面积的碳材料作为负极材料添加剂来进一步提高性能的电池。碳材料为电池放电过程中产生的硫酸铅(PbSO_(4))提供更多反应界面,从而抑制硫酸盐化,使电池循环寿命得以延长,但碳较低的析氢过电位会带来析氢速率过快的问题。目前,铅炭电池负极添加剂开始由不同结构碳材料及析氢抑制剂的研究转向复合型材料研究,如碳与铅型复合材料、碳与导电聚合物型复合材料以及碳与析氢抑制剂型复合材料等,其主要目的是在延长电池循环使用寿命的同时,能够有效解决碳材料带来的析氢速率过快及铅与添加剂相容性差的问题。本文主要综述了近年来铅炭电池负极添加剂的研究进展,分别对碳添加剂、析氢抑制剂以及复合材料添加剂进行归纳分析,并结合目前实际发展情况分析了未来铅炭电池发展可能遇到的问题及研究方向。

g-C_(3)N_(4)/Pb复合材料制备及其在铅炭电池负极材料中的应用

为改善铅炭电池的析氢缺陷,提高电池循环使用寿命,以尿素为前驱体制备层状石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4)),并将其作为添加剂制备铅炭电池负极板,以活性炭(AC)为对照,研究了g-C_(3)N_(4)结构和添加量对铅炭电池电化学性能的影响。结果表明:g-C_(3)N_(4)的加入使析氢反应(HER)得到明显抑制,-1.5 V下1wt%gC_(3)N_(4)负极板的析氢电流仅为AC负极板的5%。交流阻抗谱图显示1wt%g-C_(3)N_(4)和AC负极材料阻抗(Rs)为0.19868Ω和1.749Ω。更重要的是1wt%g-C_(3)N_(4)负极板比电容比1wt%AC负极板高344%。在5 000 h高倍率部分荷电态(HRPSoC)下的电池循环寿命测试中,加入g-C_(3)N_(4)后电池寿命比加入AC提升62%。500次循环后,电池容量保持率仍有70%。g-C_(3)N_(4)可有效抑制析氢反应,提高比电容从而延长电池循环寿命,且成本低廉,可作为一种新的负极添加剂来改善铅炭电池性能。