铅炭电池正极活性物质失效机理及改性技术研究

发布时间：2024-03-09 12:16

　　随着全球工业的发展,人类对能源需求的不断增长与化石能源储存量不断减少的矛盾日益突出,所以新能源的开发、可再生能源的充分利用和及时存储成为人们高效利用资源能源的关键。电池技术作为能源存储和使用的主要器件,在能源的使用中起到了关键的作用。铅炭电池是综合了超级电容器与铅酸电池两者优点的新型电池,目前,对铅炭电池负极的研究已经比较成熟,负极循环寿命的提升导致正极活性物质脱落等造成的正极失效的问题逐渐凸显出来。铅炭电池在不同应用工况下,电池容量衰减规律各有差异。本研究对铅炭电池在三种工况下的循环测试,通过对正极活性物质的形貌及电化学特性进行测试,揭示了铅炭电池正极活性物质失效机理。研究发现,环境温度是影响铅炭电池循环寿命的最主要因素,由于在高温下正极活性物质的软化与板栅腐蚀的双重作用,电池容量衰减最明显,正极板内部结构破坏最严重。放电深度的增加会加剧正极活性物质的软化脱落,并在循环末期展现出容量“跳水”的现象。放电倍率的增大使电池极板的硫酸盐化程度更严重,正极活性物质的硫酸盐化是电池失效的主要因素,与其它两种工况的失效机理不同。针对正极失效的问题,采用添加剂改性优化实验,根据配方制备铅炭电池,对...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 常见二次电池的分类与比较
    1.3 铅炭电池的结构和工作原理
    1.4 铅酸电池的失效模式及研究现状
    1.5 铅炭电池正极添加剂改性研究现状
    1.6 本论文研究的内容及意义
第2章 电池测试及改性样品制备
    2.1 电池电化学测试与失效分析
        2.1.1 实验仪器及设备
        2.1.2 铅酸电池C₁₀容量标定测试
        2.1.3 铅炭电池交流内阻测试
        2.1.4 铅炭电池循环寿命测试条件
        2.1.5 交流阻抗测试
    2.2 电池解剖表征与失效分析
        2.2.1 电池解剖X射线衍射分析
        2.2.2 电池解剖扫描电子显微镜表征
    2.3 铅炭电池正极活性物质改性研究
        2.3.1 改性铅炭电池正极板制备及电池组装
        2.3.2 初始容量测试
        2.3.3 充放电循环性能测试
        2.3.4 铅炭电池正极循环伏安测试
        2.3.5 铅炭电池正极交流阻抗测试
    2.4 本章小结
第3章 电池失效测试结果与分析
    3.1 铅炭电池C₁₀容量标定
    3.2 铅炭电池分选结果
    3.3 放电倍率对铅炭电池正极活性物质的影响研究
        3.3.1 放电倍率对铅炭电池循环寿命影响研究
        3.3.2 放电倍率对铅炭电池正极板形貌影响研究
        3.3.3 放电倍率对铅炭电池正极活性物质晶体结构影响研究
        3.3.4 放电倍率对铅炭电池正极活性物质微观形貌影响研究
        3.3.5 放电倍率对铅炭电池正极活性物质阻抗影响研究
    3.4 放电深度对铅炭电池正极活性物质的影响研究
        3.4.1 放电深度对铅炭电池寿命影响研究
        3.4.2 放电深度对铅炭电池正极板活性物质形貌影响研究
        3.4.3 放电深度对铅炭电池正极活性物质晶体结构影响表征
        3.4.4 放电深度对铅炭电池正极活性物质微观形貌影响研究
        3.4.5 放电深度对铅炭电池阻抗影响研究
    3.5 温度对铅炭电池正极活性物质的影响研究
        3.5.1 环境温度对铅炭电池循环性能的影响研究
        3.5.2 环境温度对铅炭电池正极板形貌影响研究
        3.5.3 环境温度对铅炭电池正极活性物质晶体结构影响研究
        3.5.4 环境温度对正极活性物质微观形貌影响研究
    3.6 本章小结
第4章 铅炭电池正极改性研究
    4.1 引言
    4.2 Ti₄O₇对铅炭电池正极性能的改善研究
    4.3 硅藻土对铅炭电池性能的改善研究
    4.4 4BS对铅炭电池性能的改善研究
    4.5 本章小结
结论与展望
    1 研究结论
    2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3923409