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炭材料在铅酸电池负极板中的应用进展

发布日期:2016-06-07 13:51:39       来源:www.baiwucdn.cn
简述:

    将负极炭黑含量从o.2%提高到2.o%使得电池在HEV状况下的使用寿命显著提高,鸿贝蓄电池增加炭材料含量后电池性能提高的原因是负极板电导率的提高。当炭黑含量超过某一特定数值后,电极板电导率显著增加。然而电导率的提高并不是电池性能提高的唯一原因,因为不同形式的炭材料均能增加极板电导率,但对电池性能的影响不尽相同。炭材料的比表面积可能更为重要,比表面高的炭材料添加剂使得电池性能更好,因为这项性质使得负极电位达不到析氢电位。但不是所有能控制负极电位的炭材料添加剂都能改善电池在HRPSoC状况下的循环性能。
    在HEV上使用初期,添加剂只是起到了隔离硫酸铅结晶的第二相的作用。事实上,这个改善电池性能的第二相并不一定是炭材料,有报道加入石英纤维也能改善负极的电荷接收能力。而且,石英纤维能改善负极的涂膏性能,这个特性尤为重要,因为炭材料的加入常使得负极涂膏更加困难。
    保加利亚的Parlor院士系统地研究了高比表面活性炭和炭黑对铅负极性能的影响机制c将不同含量的一种商品化电容活性炭和三种高比表面炭黑加入铅负极,详细研究了炭的加入对铅酸电池在HRPS~C工况下的性能。结果不仅证实了炭材料的加入能提高极板电导率,井在极板内生成有利于电解液离子迁移的孔道,从而有效提高了电池的性能,还证实了活性炭材料使得铅离子得到电子生成沉积铅的反应过电位下降了300—400rev,这有利于铅沉积反应的进行,表明高比表面的电容用活性炭可能增强铅酸电池的充放电反应能力。若炭黑添加剂过多,会造成电池性能下降,这是由于炭黑颗粒较细,易紧密地附着在电极板表面,限制铅离子在铅极板表面的沉积过程。
    由于不同种类的炭材料性质相差较大,如比表面积、电导率、表面官能团种类以及嵌入化学性质均有较大不同,鸿贝蓄电池因此不同炭材料做负极添加剂的效果迥异。Yuma近期报道,将导电石墨纤维加入负极板中组装电池。铅酸电池在实验室中、HRPSoC工况下获得了超过门0万次的循环寿命,相当于可供混合动力大巴运行四年。
    在负极加入一定的炭材料添加剂能改善电池性能,但炭添加剂也有副作用,Pavlov小组研究过多的炭黑会对电池性能有负面影响。美国的BuHock也针对这一问题开展研究,认为由于铅酸电池电位范围较宽,电极内的高比表面炭材料可能会发生副反应,生成二氧化碳、一氧化碳等产物并消耗大量电解液中的水,导致电池性能下降。炭材料在负极中作用机理目前仍不清楚,而选用炭材料的种类、含量等均需要研究。有目的地开发高性能的添加剂用炭材料仍是关键。相信近期能够通过实验研究能够获得一定的进展。
    总之,负极中加入炭,可抑制在HRPSoC下使用时负极中硫酸铅的积累,提升电池的充电接受能力、减少电池在使用过程中的硫酸盐化、降低电池的重量、延长动力电池的寿命等,这些已得到证实。这些有益的作用不仅能改善HEV用电池的性能,可能对其他应用太阳能、风能储能系统等)电池技术也具有重要意义[’”。负极中加炭的深入研究,鸿贝蓄电池对进——步理解炭的作用机理、优选炭材料的种类和添加量、改进目前铅炭电池的性能及延长铅酸蓄电池使用寿命都具有重要意义。