炭材料在高倍率部分荷电态运行的铅酸蓄电池中的应用

用于混合动力电动汽车的蓄电池要求能在部分荷电状态下正常使用,且能完成短时快速充电。在这种使用条件下,传统的铅酸蓄电池会产生负板不可逆硫酸盐化现象,造成电池迅速失效。通过在负极板中添加一定数量的炭材料可以有效减缓电池失效的发生,从而使铅酸蓄电池在HEV应用领域可以得到应用。但炭材料是如何显著提高铅酸电池的性能成为了研究的焦点,本文旨在介绍近年来在此方面的一些研究工作进展。

碳材料对铅酸蓄电池负极板在高倍率部分荷电状态下性能的影响

铅酸蓄电池被普遍认为是最实用的电化学储能设备之一,目前在混合动力汽车领域被广泛应用。文章主要介绍了铅酸蓄电池负极板硫酸铅聚积的机理、碳材料在铅酸蓄电池负极板中的作用以及对铅酸蓄电池性能的影响,并在此基础上展望了铅酸蓄电池未来的发展方向和前景。

在高倍率部分荷电状态下三维石墨烯对铅酸电池寿命的影响

采用一步水热法制备出三维多孔的石墨烯(3D-r GO),将不同质量分数的3D-r GO添加到负极活性物质中,制备出铅酸电池,并研究其电化学性能.结果表明:随着3D-r GO质量分数的增加,在高倍率部分荷电状态(HRPSo C)下,电池的循环寿命先增大后减小,其中添加3D-r GO质量分数为1.0%的电池在HRPSo C下的循环性能最好,其初始放电比容量(在0.05C倍率下为185.36 m Ah/g)相比普通铅酸电池的(161.94 m Ah/g)提高了14.5%,其循环寿命(26 425次)是普通铅酸电池寿命(8 142次)的3.25倍.

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。

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。

国外混合动力车用VRLA电池的研发进展(1)

介绍了适用于混合动力车(HEV)的阀控式铅酸(VRLA)电池的国外研发情况。如Hawker两头双极柱卷绕式VRLA电池、Exide卷绕式VRLA电池、Exide和Fiamm的平板式VRLA电池、CSIRO超级电池和Effpower双极性VRLA电池等;还介绍了VRLA电池高倍率部分荷电态(HRPSoC)运行的原理和失效机理,提出了解决的途径。

起停电池国内外技术发展现状

本文对国内外起停电池技术的发展现状进行了综述,介绍了在起停电池领域处于领先地位的公司的解决方案特点和最新研发、市场活动,以及国内主流起停电池企业的技术发展情况,提出了起停电池技术发展和性能提升的重点方向。

车用铅炭电池活性炭的改性及寿命分析

采用的主要原料为柠檬酸(C_6H_8O_7)和[Pb(NO_3)_2],通过将柠檬酸铅[Pb(C_6H_8O_7)·H_2O]沉积在活性炭的表面,然后再将其进行热解处理即可得到改性活性炭,改性活性炭可减小析氢电流、增加析氧阻抗。与普通电池相比通过改性活性炭制备所得铅炭电池高倍率部分荷电态(HRPSoC)的循环寿命可延长42.1%,快速充电(1 h)接受能力可提高19.4%。

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。

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。

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%。

不同炭材料对铅酸蓄电池性能的影响

在铅酸蓄电池的负极铅膏中分别添加一定量的5种不同的商业炭材料,对蓄电池的充放电性能及高倍率部分荷电状态下的循环性能进行了测试.利用比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)测试对这5种炭材料的结构和形貌进行了表征.结果表明,不同种类的炭材料对铅酸蓄电池的作用效果不同.高比表面积、结构疏松多孔且含有大量微孔的多级孔炭材料可在基本不影响电池容量的情况下,大大提高铅酸蓄电池在高倍率部分荷电状态下的循环寿命.

炭材料对超级电池性能的影响

选用自制炭黑电极和活性炭电极,与铅酸电池负极并联,制作成超级电池(2 V、0.4 Ah);进行充电接受能力、不同放电倍率、阻抗及循环寿命测试。超级电池的充电接受能力较好,以5 C放电时,炭黑超级电池的容量比普通铅酸电池提高62%;在高倍率部分荷电态下,炭黑超级电池的循环寿命比铅酸电池延长了49%。

适用于高温不稳定电网蓄电池寿命评估的方法

非洲、中东及阿拉伯国家、亚太是移动电话用户增长最快的区域,部署了很多基站,阀控铅酸(VRLA)蓄电池是最主要的备电电池。非洲、亚太(尤其是东南亚),电网普遍很差,有些地区甚至无市电;而在非洲、中东及阿拉伯国家(尤其是撒哈拉地区)会出现极端高温。如何评估用于高温不稳定电网下的蓄电池寿命是确保通信网络安全可靠的重要任务。讨论了不稳定电网下VRLA电池寿命评估的方法,即部分荷电态(PSOC)状态下的电池寿命评估;VRLA电池寿命(包括循环寿命和浮充寿命)与温度的关系;电池在寿命期间输出电量与放电深度的关系等。

铅炭电池的研究进展

铅炭电池是一种在高倍率部分荷电状态下具有长寿命性能的新型铅酸蓄电池,其性能优势主要得益于添加到负极活性物质中的炭材料。综述了近几年来炭材料在铅酸蓄电池中的应用状况,并对炭材料的作用机制、结构性质及不良影响进行了讨论。

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。

铅炭电池技术的研究

混合动力电车要求电池能够在高倍率部分荷电状态下有较好的循环性能,普通铅酸蓄电池不能满足这一要求,因此,铅炭电池技术应景而生。本文主要论述了铅炭电池技术的发展历程,不同种类的炭材料对电池性能的影响、面临的问题及解决办法。

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。

木质素类型及添加量对AGM阀控式铅酸蓄电池负极性能的影响研究

木质素是负极最重要的有机膨胀剂之一。不同类型、不同添加量的木质素对负极低温高倍率放电性能、充电接受能力以及在部分荷电状态下的高倍率循环寿命有着显著性影响。本文以行业内三种主流的木质素作为研究对象,采用粒径分布测试、红外光谱测试等测试技术对木质素的理化性质进行了初步表征,并对不同类型、不同添加量木质素对负极活性物质利用率、-18℃低温高倍率放电性能以及部分荷电状态高倍率循环寿命的影响趋势进行了详细研究。