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文檔簡介
1、雙極性鉛酸電池具有比能量高、比功率高及長壽命的特點,制備雙極性鉛酸電池的核心是其中的雙極板。本文對復(fù)合鈦基板、活性物質(zhì)添加劑和多孔陣列活性物質(zhì)電極進(jìn)行了研究。
采用溶膠凝膠碳熱還原法和直接氧化碳熱還原法,在鈦箔表面包覆了一層非化學(xué)計量比的氧化鈦(TiO2-x)膜。利用這兩種方法,在800℃下燒結(jié)2 h,改性鈦箔都具有優(yōu)異的電導(dǎo)率。XPS分析表明,表面膜中鈦的平均價態(tài)都為3.74。用溶膠凝膠碳熱還原法改性的鈦箔覆鉛后作為基板,制
2、備的雙極性鉛酸電池,0.25 C、0.5 C、1 C和2 C倍率放電,正極活性物質(zhì)的比容量分別為90 mAh·g-1、80 mAh·g-1、65 mAh·g-1和60 mAh·g-1;用直接氧化碳熱還原法改性的鈦箔覆鉛后作為基板,在同樣條件下放電,正極活性物質(zhì)的比容量分別為100mAh·g-1、90mAh·g-1、80 mAh·g-1和65 mAh·g-1。表明以上兩種方法制備的雙極性基板,正極活性物質(zhì)都具有較高的放電比容量。與未改性的
3、鈦箔相比,用改性鈦基板制備的雙極性鉛酸電池具有更長的循環(huán)壽命,說明鈦箔的改性,可以有效提高鈦箔在循環(huán)充放電過程中的化學(xué)穩(wěn)定性。
將復(fù)合鈦基板浸漬到50 wt%的氟硼酸溶液并充分洗滌后發(fā)現(xiàn),鉛層可以在極板固化過程中,與鉛膏之間形成更加均勻的腐蝕界面,進(jìn)而有效提高鉛膏與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。以其作為雙極性鉛酸電池的基板,可以提高活性物質(zhì)的比容量和循環(huán)壽命。
采用高速球磨法,合成了納米四堿式硫酸鉛(4BS)/超細(xì) SiO2復(fù)
4、合添加劑。合成過程中加入6 wt%的超細(xì) SiO2粉末,抑制了納米4BS晶粒的團(tuán)聚。XRD分析表明,制備的納米4BS純度接近100%;SEM觀察發(fā)現(xiàn),納米4BS晶粒的形貌與傳統(tǒng)4BS的棒狀形貌不同,呈顆粒狀;HRTEM分析表明,納米4BS晶體是由多個4BS晶體組成的一種多晶。納米4BS/SiO2具有很高的活性,40 mA·g-1電流密度放電,比容量為183 mAh·g-1;160 mA·g-1放電,比容量仍能夠達(dá)到150mAh·g-1以
5、上。
進(jìn)行了納米4BS/SiO2復(fù)合添加劑,加入到鉛酸電池正極活性物質(zhì)中的實驗研究。SEM觀察發(fā)現(xiàn),固化后會正極活性物質(zhì)之間會形成彼此交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)骨架;TEM觀測發(fā)現(xiàn),加入1 wt%納米4BS鉛膏的微觀結(jié)構(gòu)中,4BS的微觀形貌存在棒狀和顆粒狀;HRTEM分析可知,棒狀4BS是一種單晶,而顆粒狀4BS則為多晶;XRD分析表明,在固化過程中4BS會在不同晶面上優(yōu)先生長。充放電測試結(jié)果表明,加入1 wt%納米4BS/SiO2復(fù)合添加劑
6、,正極活性物質(zhì)具有較高的放電比容量,且300次充放電循環(huán)后,活性物質(zhì)的比容量沒有出現(xiàn)明顯的衰減。說明納米4BS/SiO2復(fù)合添加劑,能夠提高正極活性物質(zhì)的循環(huán)壽命,而不會降低正極活性物質(zhì)本身的比容量。
為了提高雙極性鉛酸電池單位面積電極的容量,設(shè)計制備了多孔陣列活性物質(zhì)電極。研究發(fā)現(xiàn),在高倍率下多孔陣列活性物質(zhì)可以有效提高活性物質(zhì)的利用率和循環(huán)壽命,1 C比容量可以達(dá)到50.08 mAh·g-1。建立了多孔陣列活性物質(zhì)雙極性電
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