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。

新型纳米硫酸铅乙炔黑复合材料辅助再生氧化铅制备铅酸蓄电池电性能研究

从废铅酸蓄电池回收铅膏制得的氧化铅可直接作为铅蓄电池电极活性材料,但是与球磨铅粉相比,整体电性能比较优势不明显。本文通过微波辅助方法来制备新型纳米硫酸铅乙炔黑(PbSO_(4)@Pb/AB)复合材料作为废旧铅酸电池回收氧化铅制备的负极材料添加剂,系统研究了其理化特性及制备的铅蓄电池的性能。结果表明,与AB和AAB黑相比,PPA复合材料用作碳添加剂能够显著增大铅炭电极的电化学活性,有效保持回收铅粉制作的铅酸电池HRPSoC循环性能,且大幅提高其电池放电容量;添加3.0%纳米硫酸铅乙炔黑复合材料制作电池的高倍率部分荷电状态(HRPSoC)循环寿命(11551次)是空白电池(2960次)的3.9倍,尤其0.2C放电容量约942.5 mAh,是空白电池94.8 mAh的9.9倍。

改性碳添加剂提高储能用铅酸电池的循环性能

在新能源储能和运载设备系统中,电池经常在高倍率部分荷电状态(high-rate partial-state-of-charge,HRPSOC)下运行,即在部分荷电状态下进行大电流脉冲充放电。在HRPSOC条件下,铅酸电池的负极板表面极易产生PbSO_(4)的堆集,导致电池过早失效。有研究表明,在负极活性物质(NAMs)中添加碳材料,可以有效地抑制PbSO_(4)在负极表面的聚集,提高铅酸电池的HRPSOC性能。因此,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的多壁碳纳米管(MWCNTs)作为NAMs的碳添加剂,以提高铅酸电池的HRPSOC循环性能。通过重新设计负极活性物质的配方和优化工艺路线,通过微量的先进改性碳材料的添加,制备了一种新型储能用铅酸电池,实现铅酸电池的HRPSOC循环寿命的提高。

铅酸电池失效模式和机理分析研究进展

铅酸电池的失效导致电池使用寿命(容量)远低于预期年限,造成资源能源的巨大浪费和严重的安全问题。综述了铅酸电池失效模式和机理分析方面的研究进展,包括正极活性物质脱落,板栅腐蚀;负极不可逆硫酸盐化,高低温循环、高倍率部分荷电态(HRPSoC)对不可逆硫酸盐化的影响以及析氢等失效模式。

未来的汽车用铅酸蓄电池

燃料经济、生态、性能、安全和舒适等特性将促使许多新型电系统产生。因此,对汽车用蓄电池的要求也将显著提高,例如有关可靠性、浅循环寿命、充电接受和在部分充电状态下高倍率放电(HRPSOC)运行的要求。人们期望铅酸蓄电池技术继续在这种应用中起主要作用。与传统的起动—照明—点火(SLI)蓄电池相比,在改善性能和使用寿命两方面已经取得或即将取得显著的技术进步,开发设计出许多新型蓄电池。车内储能装置的系统集成化将变得越来越重要。超级电容器可延长铅酸电池的寿命,保护负极板免于高倍率放电和充电。蓄电池监测、蓄电池管理等系统会为更主动的蓄电池运行策略创造条件,同时改善供电系统的可靠性。在一只铅酸蓄电池无法单独满足不断提高的要求的情况下,双储能系统有可能提供车辆所需的功率。

超级蓄电池用PbO/AC复合材料制备改进研究

采用目前商业化活性炭材料结合喷雾干燥技术制备了超级蓄电池用PbO/AC复合材料。PbO/AC复合材料经表面改性后比重为活性炭材料的4倍,有利于与铅粉混合。CV及LSV分析表明,PbO/AC复合材料较普通AC材料-0.9 V下析氢电流下降,运用到超级蓄电池负极;采用扫描电镜(SEM)和X衍射分析(XRD)对PbO/AC负极板在充放电过程中形貌和组成作了详细描述,分析了PbO/AC对提高大倍率放电能力及抑制析氢现象的机理。实验证明:采用PbO/AC复合材料负极,提高了超级蓄电池大电流充放电能力,在高倍率部分荷电循环测试中,超级蓄电池循环寿命达到20 000次以上。

铅炭电池研发中存在的问题

论述了铅碳电池完整的制造过程,将含量为2%的碳黑添加到负极活性物质中,利用SEM、XRD、BET等分析手段对碳材料、化成后参照电池负极活性物质和铅碳电池负极活性物质进行了表征,对铅碳电池进行了容量性能测试、充电接受能力测试和循环寿命测试。研究发现铅碳电池的研发中存在诸多问题,本文总结了铅碳电池中存在的问题,并提出了相应的解决办法。

木素磺酸钠对铅酸电池负极性能的影响

研究了木素磺酸钠对铅酸电池负极容量和高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下循环性能的影响。随着木素磺酸钠的含量从0.2%增加到0.6%,电池的初始容量从6.262 Ah增加到6.781 Ah,但HRPSoC时,负极的循环寿命由6 215次减少到4 202次。木素磺酸钠吸附在铅表面阻碍了充电过程,导致充电过程的极化增大。

碳对VRLA电池电性能的影响

向阀控式铅酸(VRLA)电池负极板中添加炭黑与石墨,并组装单板电池,研究碳材料对电池充电性能、容量及高倍率部分荷电态(HRPSoC)循环性能的影响。负极板中含适量的碳材料,可改善充电性能,提高容量,提高电池的HRPSoC循环性能。当负极板含1%炭黑或含3%石墨时,电池的HRPSoC循环寿命可达10 000次以上。

铅炭电池用活性炭的改性与应用

以硝酸铅[Pb(NO3)2]和柠檬酸(C6H8O7)为原料,在活性炭表面沉积柠檬酸铅[Pb(C6H6O7)·H2O],经过热解处理得到改性活性炭。改性活性炭的析氢阻抗增加,析氢电流减小。用该材料制备的铅炭电池与普通铅酸电池相比,1 h快速充电接受能力提高18.1%,高倍率部分荷电态(HRPSoC)循环寿命延长41.3%。

球形氧化锌/石墨烯复合材料的制备及其对铅酸电池循环寿命的影响

采用水热法制备了球形氧化锌/石墨烯(S-ZnO/rGO)复合材料,首先采用水热法制备S-Zn O,再将氧化石墨(GO)和S-Zn O的混合水溶液在180℃下水热反应12 h,最终得到S-ZnO/rGO复合材料.以S-ZnO/rGO复合材料为铅酸蓄电池负极添加剂,探究了0.5%、1.0%、1.5%、2.0%这4种添加质量分数对铅酸电池电化学性能的影响.电化学测试结果表明:电池在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下的循环寿命随着复合材料添加质量分数的增加先增大后减小,其中掺入1.0%S-ZnO/rGO复合材料的电池在HRPSoC下循环性能最好,寿命可达19158次,比普通铅酸蓄电池的寿命(7210次)延长了165.7%.由此表明添加S-ZnO/rGO复合材料能够改善负极板的硫酸盐化现象,从而提高电池的循环稳定性.

混合动力车用VRLA蓄电池负极的失效机理及碳添加剂的作用(2)

综述了常规阀控式铅酸(VRLA)蓄电池在混合动力车应用中,硫酸铅不断积累的特点及产生的机理。结合失效机理,论述了各类碳材料加入负极后,对电池性能改善作用方面的最新研发进展。不同种类的碳添加剂对抑制硫酸盐积累具有各自不同的作用,其复合添加剂的协同效应更能有效抑制负极硫酸铅的不断积累和延长电池循环寿命,是更有前途的添加剂。

铅炭电池的研究现状

综述了铅炭电池电极结构、负极炭材料及运行制度等的研究现状。介绍了混合电动车运行模式下铅炭电池的改进方向,讨论了炭材料对负极活性物质内阻、极化等的影响和作用机理,以及负极添加剂对电池电化学行为和循环性能的影响。

混合动力车用VRLA蓄电池负极的失效机理及碳添加剂的作用(1)

综述了常规阀控式铅酸蓄电池在混合动力车应用中,硫酸铅不断积累的特点及产生的机理。结合失效机理,论述了各类碳材料加入负极后,对蓄电池性能改善作用方面的新研发进展。不同种类的碳添加剂对抑制硫酸盐积累具有各自不同的作用,其复合添加剂的协同效应更能有效抑制负极硫酸铅的不断积累和延长蓄电池循环寿命,是更有前途的添加剂。

木素磺酸钠对铅蓄电池负极性能的影响

研究了木素磺酸钠对铅蓄电池负极容量和高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下循环性能的影响。研究表明:随着木素磺酸钠含量的增加,铅蓄电池负极初始容量会随之增加,但是在HRPSoC状态下,由于木素磺酸钠吸附在铅表面,阻碍了其充电过程,所以随着木素磺酸钠的增加,充电过程极化增大,其HRPSoC时的循环寿命也随之缩短。

混合动力车用阀控式铅酸蓄电池负极碳添加剂的研究进展

介绍了混合动力车用阀控式铅酸蓄电池负极加碳的最新研发进展。加入较高含量碳材料对铅酸蓄电池性能有所改善,如增加导电性,使硫酸铅分布均匀,增加比表面积,降低极化,增大电容作用等,也指出了加入碳后一些不利的影响。

混合动力汽车用铅炭超级电池研究

铅炭超级电池由于具有高功率、长寿命等优点而被广泛关注,并被研究应用于混合动力汽车。本文通过循环伏安、SEM测试对铅炭负极板进行了研究,同时制备铅炭超级电池进行循环寿命测试。结果显示,炭材料加入到常规动力蓄电池负极活性物质中,可以增强负极板的电容特性。由于炭材料颗粒细小,可以细化硫酸铅颗粒,抑制负极硫酸盐化,显著延长电池在HRPSoC条件下的循环寿命;同时,炭材料还可起"储酸器"的作用,提高电池的放电电位,降低充电过电位;但炭材料的加入会加快负极的析氢速率。

变电站用碳纳米管-PANI复合超级铅炭电池制备

研究了变电站用碳纳米管-聚苯胺(PANI)复合铅炭电池的性能。结果表明,采用化学原位聚合法得到的碳纳米管-PANI复合物制备高寿命和强充电接受能力的超级铅炭电池,碳纳米管-PANI复合物作为负极添加剂有效提高了铅炭电池的化成效率、改善了硫酸盐化行为以及延长了高倍率部分荷电(HRPSoC)循环寿命。

铅炭蓄电池充电电压的研究

在混合动力汽车的运行模式下,对铅炭电池采用合理的充放电制度不仅能够高效率地回收汽车的刹车能量,而且还能延长电池的使用寿命。本文测试了高倍率、部分荷电状态（HRPSoC）下充电限制电压在2.5～2.83 V/单格范围内电池循环寿命和正负极电极电位的变化。实验结果表明：在该循环寿命测试制度下,充电限制电压设定在2.67 V/单格时电池的循环寿命最长,极化也较小。