新型合成有机膨胀剂对铅酸动力电池低温性能的影响研究

讨论了新型合成有机膨胀剂(简称新型膨胀剂)对铅酸动力电池低温性能的影响,通过差示扫描量热法(DSC)/热重分析法(TGA)测试了木素磺酸钠与新型膨胀剂的热稳定性;通过循环伏安(CV)和析氢曲线测试,分析了二者对负电极表面电化学行为和负极析氢行为的影响;通过扫描电子显微镜法(SEM)分析了木素磺酸钠与新型膨胀剂对负极活性物质微观形貌的影响;通过低温性能测试,对比分析了二者对动力电池低温性能的影响;通过高温过充后低温保持率测试,对比分析了二者在高温环境下的稳定性;通过充电接受能力测试,对比分析了新型膨胀剂对电池充电接受能力的影响。研究发现:新型膨胀剂热稳定性明显优于木素磺酸钠,能够提高负极表面的铅离子还原反应;从析氢行为来看,新型膨胀剂负电极析氢电位更负,更不易析氢;新型膨胀剂对负极活性物质成晶形态不同于木素磺酸钠,更有利于形成比表面积大的晶粒结构;在提高动力电池低温性能方面,新型膨胀剂优于木素磺酸钠;耐高温性能、充电接受能力也优于木素磺酸钠。

活性物质比例及压实密度对NCM811正极的影响研究

利用充放电机、交流阻抗技术、扫描电镜技术和半电池技术,研究了正极涂层中活性物质(NCM811)比例和涂层压实密度对正极的性能影响。相比于涂层中NCM811比例为90%和93.5%,当NCM811比例为97.3%时,活性物质放电比容量明显下降,这是因为导电剂不足,产生较强的欧姆极化所致;当NCM811比例为93.5%时,涂层放电比容量最高,是因为具有相对较少的非活性物质和相对较高的活性物质放电比容量;当NCM811比例为97.3%时,循环后NCM811颗粒出现粉碎化现象,这是各向异性应力和焦耳热共同作用的结果。涂层压实密度从3.325 g/cm^(3)到3.675 g/cm^(3),NCM811放电比容量先增后降,是欧姆极化和电化学极化共同作用的结果,循环稳定性逐渐提高,是因为辊压使涂层内部结构稳定,能抵抗活性物质各向异性应力以及降低极片欧姆电阻。

正极添加剂对牵引用铅酸蓄电池性能的影响

介绍了石墨、无定形碳及苯乙烯基磺酸盐3种添加剂,将3种添加剂按不同的配比并适当组合添加到管式正极板中,试验这些添加剂对牵引用铅酸蓄电池初期性能的影响,并通过实车运行,对不同配方的电池进行寿命试验。试验结果显示,添加成孔剂无定形碳的电池具有较合适的初容量及很好的使用寿命,可以作为管式电池较理想的正极添加剂;苯乙烯基磺酸盐因在电池放电过程中可以为正极提供H+,也是较好的正极添加剂。

铅粉视密度对铅酸蓄电池性能的影响

由于生产设备、生产条件等不同,铅粉的特性也存在许多差异。研究了氧化度为70%～77%、视密度为1.65～1.90g·cm-3的低视密度铅粉和氧化度为70%～75%、视密度为1.90～2.10g·cm-3的高视密度铅粉,对板式及管式极板性能的影响。试验结果显示,两种铅粉对板式极板的性能无明显影响,而对管式极板影响较大。采用低视密度铅粉生产的管式铅酸蓄电池其性能优于高视密度铅粉生产的管式铅酸蓄电池。

铅酸电池管式正极化成的机理

通过观察铅酸电池管式正极板化成过程中二氧化铅(PbO2)的形成和两种晶型的分布,研究管式极板的化成机理。管式极板的化成从筋条圆翼处开始,并逐步向筋条的上下方延伸,与电解液距离较近的部位化成开始得较早。筋条圆翼处生成红棕色α-PbO2,远离圆翼的位置为黑褐色β-PbO2。两种晶型PbO2的分布与孔内铅膏的p H值有关,并提出相应的化学/电化学反应式。

PE隔板对铅蓄电池中锑迁移的影响

通过测试富液式铅酸电池在不同充电温度下的负极析氢电位,分析不同状态下隔板的显微照片和充电期间的电压变化,对3种PE隔板进行比较研究发现:C型隔板在30℃对锑离子的阻挡效果最好;A型隔板在50℃对锑离子阻挡效果最好。上述现象与隔板在不同状态下的孔率、孔径变化有直接关系。

拉网板栅对起动电池放电性能的影响

采用现场电化学扫描技术对拉网板栅用于汽车起动电池正极板在放电过程中的电流和电位分布进行了研究。发现在3 C放电初期,电流电位分布均匀,随着放电的进行,极板上部的极化大,使得正极电位下降得很快导致放电结束,放电末期极板上部和下部电流密度明显下降。

高利用率活性物质配方研究

介绍了特殊用途动力型铅酸蓄电池高利用率活性物质配方的研究,使用单片极板对正、负极活性物质添加剂进行了筛选,对正、负极板制造工艺进行了试验,在单片极板试验基础上确定了活性物质配方,通过样品电池对活性物质利用率进行了考核。活性物质利用率除了与其配方有关外,还受极板的高度、厚度的影响,所研究的活性物质配方,在极板高度达到一般牵引用铅酸蓄电池极板两倍的情况下,活性物质利用率仍高于一般的牵引用铅酸蓄电池。

涤纶排管在管式电池中性能衰减研究

通过拉裂测试、差热分析、微观结构分析和红外测试,研究了涤纶排管使用前和使用8个月的性能变化。与新排管相比,使用8个月的排管的拉裂强度从300 N/cm下降到30 N/cm以下,熔融点从257.7℃下降到248.8℃,裂解温度从412℃下降到408℃。通过对表面官能团分析得出,碳氧双键的断裂导致排管表面形貌呈疏松多孔状。通过比较排管不同侧面的腐蚀情况发现,正极活性物质二氧化铅和高温环境加速了排管性能的衰减。

石墨烯作为锂离子电池正极导电剂的研究

在三元正极材料中添加石墨烯,研究不同状态的石墨烯及其添加量对电池低温和倍率性能的影响。结果表明,质量分数20%的石墨烯浆料和2%的Super P配合使用效果更好,三元颗粒表面及空隙之间的石墨烯分散更均匀。该组样品在-20℃下1 C放电容量为1635.2 mAh,容量保持率为76.8%,相比未加石墨烯的对照组性能提升43.5%。该组样品在室温下10 C放电容量为908.1 mAh,容量保持率为42.6%,相比对照组容量提升76%。

固化温度对起动电池拉网极板的影响

通过比较不同固化温度对拉网板栅极板腐蚀层及化成期间电位和阻抗变化发现,高温固化可增加拉网板栅腐蚀层厚度,使化成初期极板电池内阻增加,但随着化成的进行,不同固化温度极板的内阻逐渐趋于一致。

银的迁移对铅酸电池负极性能的影响

为了研究含银板栅中银的溶解和迁移对铅酸电池负极性能的影响,测试了锑含量不同的铅锑合金电解后银的迁移量,发现锑含量升高抑制了银在阴极的析出。利用循环伏安方法测试了银阳极氧化后负极的析氢性能,发现银使电极的析氢电位发生了正移,析氢电流增加,同时发现银使电极的还原电位发生了负移。

影响管式铅酸电池寿命因素分析和探讨

由于单根管内不同位置活性物质利用率不同,硫酸铅挤压未反应的二氧化铅晶体向排管施加应力,造成排管破裂。排管材料大孔较多、微孔较少造成了电解液分层,加速负极底部硫酸盐化。板栅的压铸工艺造成冒口处容易出现缩松等缺陷,导致在电池运行过程中容易在板耳和上横梁冒口处出现腐蚀。

铅酸蓄电池不同板栅极板电流电位分布的研究

采用现场电化学扫描技术对铅酸蓄电池两种板栅正极板在化成过程中的电流和电位分布进行了研究。发现化成初期,辐射式极板首先是从极板四周开始,拉网极板从整个极板开始均匀化成,辐射式极板的平均极化电位要比拉网式极板高得多;拉网极板和辐射极板分别在化成1和5 h时,极化电位达到最低值,并且电流电位分布开始变得均匀,然后极化电位逐渐增大,电流电位分布变得越来越均匀。

铅酸电池负极用纤维的应用研究

首先,采用DSC/TGA、金相显微镜、SEM扫描电镜测试了涤纶高强纤维和丙纶纤维;然后,测试了添加这两种纤维的负极铅膏的BET和孔率;最后,测试了电池的初期性能。涤纶高强纤维热稳定性比丙纶纤维好。它与活性物质晶粒结合性也比丙纶纤维好,更有利于提高生极板的强度。纤维添加量越多,铅膏的孔径越小,BET比表面积也越大。大孔数量减少,不利于硫酸电解液传输。纤维含量越高,电池的初期容量越低。

铅粉对铅酸电池和膏过程的影响

用X射线衍射法(XRD)和电子扫描电镜(SEM)研究了由球磨铅粉和巴顿铅粉和制铅膏时与加酸完成后的物相组成变化和晶体生长规律。在3BS的形成过程中主要是α-PbO参与反应,因此和膏时α-PbO在球磨铅粉中的减少速度明显高于巴顿铅粉。和膏时,使用球磨铅粉和巴顿铅粉的铅膏中金属铅的含量分别减少了约7%和9%,而在和膏结束后3BS含量分别为32%和25%。在和膏时,用球磨铅粉的晶体生长过程和形态变化和用巴顿铅粉的差异较大。

不同温度下铅酸电池负极特性研究

研究了不同温度下铅酸电池负极的氧化峰电流和析氢电流,发现温度越低,氧化峰电流和析氢电流越小,其中-15℃时的析氢电流只有30℃时的1/5。研究了在不同温度下电解液密度对铅酸电池负极氧化峰电流和析氢电流的影响,发现氧化峰电流和析氢电流与电解液的内阻有关,且氧化峰电流和析氢电流的最大值均出现在电解液密度1.1l^1.25 g/ml的条件下。