国外铅酸蓄电池负极添加剂研究综述

一、国外铅酸蓄电池负极添加剂研究综述（论文文献综述）

冯冲^[1]（2020）在《分级多孔碳材料的制备及其在铅炭电池中的应用》文中指出储能和电动汽车产业的发展对电池的性能提出了更高的要求,传统的铅酸电池无法满足这些新兴领域对高性能电池的需求。铅炭电池兼具铅酸电池和超级电容器的优点,具有成本低、大电流放电性能好、安全性好、低温性能好、易于回收等特点,是储能和电动车领域的理想选择。铅炭电池中碳材料的种类和添加量对铅炭电池的性能起到了决定性作用,分级多孔碳材料因为其高的比表面积和分级多孔的结构,理论上能有效的提高铅炭电池的性能。本论文提出了一种易于工业化生产,能有效提高铅炭电池性能的三维分级多孔碳材料的制备方法,探讨了碳材料孔结构对铅炭电池性能的影响,研究了分级多孔碳材料在铅炭电池中的作用机制,对添加了商业稻壳碳材料（RHC）的铅炭电池进行了中试实验,研究了 RHC在富液式成品铅炭电池中的应用。（1）以竹叶作为生物质炭源,竹叶中天然的纳米SiO2作为模板,通过预炭化、NaOH刻蚀、KOH活化的方法制备得到高比表面积的竹叶基分级多孔碳（BLHPC）材料。研究表明:BLHPC具有良好的电容特性,在0.5·A·g-1电流密度下BLHPC的比电容高达252·F·g-1。更重要的是将BLHPC添加到铅炭电池负极中时,电池表现出优异的循环性能,其在部分荷电态下循环超过了 55000周。（2）研究了分级多孔碳材料在铅炭电池负极中的作用机制。选取商业稻壳碳材料（RHC）与竹叶基分级多孔炭（BLHPC）进行对比,研究发现,分级多孔碳材料中孔的协同作用是提升铅炭电池性能的关键,且高的比表面积能为铅的沉积提供更多的活性位点,更利于电解液与活性物质的接触。（3）研究了稻壳碳材料RHC在富液式铅炭电池中的应用,在企业生产线上进行规模化中试生产（1吨）,并与传统电池进行对比测试分析,结果表明,铅炭电池表现出更好的大电流充放电性能和低温性能,该研究成果已经应用到实际生产。

李琪^[2]（2019）在《木质素系膨胀剂的溶解状态对铅酸蓄电池性能的影响及机理研究》文中指出铅酸蓄电池自1859年由普朗特发明至今,在汽车和工业领域中的应用已经非常广泛。随着人们对汽车电池要求的进一步提升,循环寿命和适用范围已经成为制约铅酸蓄电池发展的关键因素。木质素系膨胀剂作为提升电池初始容量和低温性能的重要添加剂,应用上目前仍存在原料依赖进口、作用机理不明、产品质量检测复杂等问题。为解决上述问题,本研究从木质素系膨胀剂的溶解状态出发,探索了膨胀剂的溶解状态与电池性能之间的关联,研究了膨胀剂与铅离子及铅板之间的作用方式,补充了木质素系膨胀剂在铅酸蓄电池中的作用机理,为工业选用木质素系膨胀剂提供了新思路。本研究主要选取三种商用木质素系膨胀剂LC-V,LS-H和LS-U为原料,通过烷基桥联反应对其进行改性,得到分子量增大且溶解性能下降的产品。通过合膏、涂板、固化、化成等步骤制作实验富液电池,研究了木质素系膨胀剂对水混铅膏的黏度、固化铅板的形貌以及实验电池性能的影响。水混铅膏黏度的研究结果表明,水溶性木质素系膨胀剂可降低水混铅膏的黏度,且随着磺化度的增加,膨胀剂对水混铅膏黏度降低的效果增强,在添加量0.04 wt.%-0.30 wt.%（相对于铅粉的质量）的范围内,水混铅膏的黏度随水溶性木质素添加量的增加而降低。对比烷基桥联改性前后样品对电池性能的影响,表明样品改性后可增加铅板中三碱式硫酸铅的含量,提升常温条件下的动、静态充电接受能力,减弱电池20小时率容量和在-18℃条件下的低温放电性能。从木质素系膨胀剂的溶解状态出发,通过研究水溶性木质素对铅离子的结合能力及其在铅板上的吸附情况,探索了水溶性木质素在铅酸蓄电池中的作用机理。结果表明,水溶性木质素的亲水基团如羧基、羟基、磺酸基等均有利于木质素与铅离子的结合,并且结合程度随浓度的增加、温度的升高以及pH的升高而增强。在硫酸和水溶剂体系中,水溶性木质素均可吸附在铅板表面,抑制铅板的氧化还原过程。在铅酸蓄电池的放电过程中,水溶性木质素可通过在硫酸电解液中与铅离子结合,解除负极表面的产物抑制进而达到促进放电的效果。但水溶性木质素可部分吸附在铅板表面,增加充电的内阻,抑制铅板的氧化还原过程。利用CTAB沉淀法,探索了不同pH条件下木质素磺酸盐和磺化碱木质素中磺酸基、羧基和酚羟基的电离情况,结果表明磺酸基在pH 1.0-2.0之间均可完全电离,且在此pH范围内羧基和酚羟基未发生电离。通过对比样品在硫酸和水中的溶解情况可区分木质素磺酸盐和木质素羧酸盐,通过对比样品在水和乙醇中的溶解状态可区分水溶性木质素及碱木质素类。依据木质素样品在不同溶剂中溶解状态的差异,可指导木质素的快速筛选和甄别。

康翔^[3]（2018）在《正极添加剂及隔板在阀控式铅酸蓄电池中作用的研究》文中研究说明铅酸蓄电池安全可靠、价格低廉,在社会的各行各业中得到广泛地应用。目前制约铅酸蓄电池电性能的主要因素是正极板,因此如何提高正极板的性能对于铅酸蓄电池的研究具有重要的意义,使用正极添加剂是一种简便有效的方法。本论文主要通过在阀控式铅酸蓄电池正极铅膏中分别加入白炭黑、气相二氧化硅、稀土氧化镧、碳纤维和中空玻璃微球添加剂,研究其对电池性能的影响,以及研究AGM+PE复合隔板对阀控式铅酸蓄电池在过放电条件下铅枝晶短路的抑制作用。得出以下结论:1.本论文研究了白炭黑、气相二氧化硅、稀土氧化镧、碳纤维和中空玻璃微球五种正极添加剂对阀控式铅酸蓄电池性能的影响。研究表明:在正极活性物质中的最佳添加量,白炭黑为0.3%,气相二氧化硅为0.15%,稀土氧化镧为0.05%,碳纤维为0.05%,中空玻璃微球为0.1%。在添加剂与铅粉混合之前,碳纤维需要预先在2%的羧甲基纤维素钠（CMC）溶液中进行分散,中空玻璃微球需要预先在1%的HF溶液中浸渍10 min进行表面造孔。与空白电池相比,上述五种添加剂的电池在0.5 C倍率下放电循环时的稳定容量分别提高了34.8%、27.3%、19.7%、15%和38.5%,循环寿命分别提高了60.2%、77.8%、66.7%、90.7%和163%。2.研究五种正极添加剂电池性能发现:碳纤维和气相二氧化硅的加入缩短了极板的化成时间,前者是因为碳纤维良好的导电性,在极板中形成了导电网络,后者是因为气相二氧化硅的粒径小,提高了活性物质的比表面积,而稀土氧化镧因为粒径比较大且不导电,削弱了极板的导电性,使极板的化成时间延长;0.05%的碳纤维含量可使电池在0.5 C倍率下的初始容量提高9.8%;当正极板中加入0.1%的中空玻璃微球,使电池在1 C和2 C倍率下的容量分别提高5%和13.3%。3.通过研究普通AGM隔板电池和AGM+PE复合隔板电池,在正常放电和深放电交替进行的循环寿命,以及利用SEM、BSE和EDS等物理方法表征分析电池失效的原因,研究隔板对铅枝晶短路的影响。结果表明:在普通AGM隔板电池中,由于AGM隔板的孔径较大,铅枝晶容易在AGM隔板纤维的孔隙中不断地生长,造成电池因短路而失效:而在AGM+PE复合隔板电池中,由于PE隔板的孔径很小,铅枝晶无法从负极板一侧穿透PE隔板进入到AGM隔板中,因此能够很好地解决电池在过放电条件下出现的铅枝晶短路的问题。

黄镔,王殿龙,尚晓丽^[4]（2017）在《负极添加剂对铅酸电池低温性能的影响》文中研究指明本文研究了负极添加剂木素、腐殖酸、硫酸钡、炭黑对铅酸蓄电池低温性能的影响。结果表明,提高腐殖酸和硫酸钡的添加量,能够提高铅酸蓄电池的低温容量及低温大电流放电性能,但在一定程度上会降低电池的充电接受能力。

吴成斌^[5]（2016）在《混合碳材料对铅酸蓄电池性能的影响》文中进行了进一步梳理混合电动汽车（HEV）制动与启动过程中,会对铅酸蓄电池进行大电流的充、放电,这使负极板表面易产生细小的硫酸铅晶体,无法及时转变为单质铅和二氧化铅,容易导致硫酸盐钝化,从而严重影响铅酸蓄电池的放电容量及使用寿命。通过在负极中加入碳材料能有效抑制负极板硫酸盐化。本文主要研究了不同含量、不同种类碳材料对电池的充电接受能力,常温和低温下的不同倍率放电容量,以及HRPSoC循环寿命的影响。得到以下结论:本文首先选用了四种碳材料:炭黑、乙炔黑、膨胀石墨、鳞片石墨。通过在负极板中添加不同含量的碳材料,组装成单格富液式电池,进行常温2h率、2C放电以及低温1C、2C放电测试。结果表明:负极板中炭黑、乙炔黑、膨胀石墨、鳞片石墨含量分别为0.5%、1%、1.5%、2%时,最有利于改善电池恒流阶段的充电性能;负极板中添加一定量的炭黑、乙炔黑、膨胀石墨、鳞片石墨的电池,在常温下的2h率及2C放电容量最大提升幅度分别为14.4%、13.1%、21.3%、10.6%和59.3%、58%、58%、43.2%,在低温下1C、2C放电容量最大提升幅度分别为45.4%、57%、46.5%、37.2%和 87.5%、66.1%、75%、73.2%。因此负极板中含有0.5%炭黑、1.5%膨胀石墨的电池最有利于改善电池的充电接受能力以及放电容量。炭黑与膨胀石墨以适当的比例混合,可以充分发挥各自的优点,更好的提高电池性能。CB1EG1、CB1EG2、CB1EG3、CB1EG4的最佳碳含量分别为1%、1%、1.5%、1.5%,恒流阶段到达2.45V最高电压的时间最长,分别为304.3min、335.08min、306.53min、293.75min;常温下,1%CB1EG1、1%CB1EG2、1.5%CB1EG31.5%CB1EG4最有利于提高电池的2h率、2C放电容量,提升幅度分别为12.5%、26.3%、16.3%、14.4%和 56.8%、72.8%、60.5%、60.5%;低温下,混合碳材料的含量皆为1%时,最能提高电池的1C、2C放电容量,提升幅度分别为30.3%、50%、44.4%、41.9%和 50%、67.9%、64.3%、55.4%。相比于不含碳的 1214 次HRPSoC 循环寿命,1%CB1EG1、1%CB1EG2、1.5%CB1EG3、1.5%CB1EG4的HRPSoC循环次数达到2979次、3795次、3318次、3137次。因此负极板中炭黑与膨胀石墨比例为1:2,含量为1%时最有利于提高电池的性能。

云亮,刘峥,赵永,夏金虹^[6]（2015）在《Pb-C电池中炭材料添加剂研究进展》文中提出铅炭电池是将超级电容器的活性炭电极材料应用到传统铅蓄电池之上的一种新型电池。因为它与传统铅酸电池相比具有比容量高,充电速度快,循环寿命长,安全稳定等诸多优点,所以它在电动汽车与规模储能方面有良好的应用前景。本文综述了近年来不同炭材料在铅炭电池中的应用进展,并对炭材料的作用机制以及Pb-C电池的工业应用作了相应的讨论。

云亮,刘峥,赵永,夏金虹^[7]（2015）在《Pb-C电池中炭材料添加剂研究进展》文中研究表明铅炭电池是将超级电容器的活性炭电极材料应用到传统铅蓄电池之上的一种新型电池。因为它与传统铅酸电池相比具有比容量高,充电速度快,循环寿命长,安全稳定等诸多优点,在电动汽车与规模储能方面有良好的应用前景。本文综述了近年来不同炭材料在铅炭电池中的应用进展,并对炭材料的作用机制以及对Pb-C电池的工业应用作了相应的讨论。

王少洁^[8]（2015）在《蓄电池负极添加剂电化学行为研究》文中研究表明从1859年到2015年，距盖斯腾·普朗特（Gaston Plant）发明了铅酸蓄电池已有156年的历史。它具有很多其它化学电源所不具有的优点使其一直应用至今。进入21世纪，随着电动自行车的普及和电动汽车的发展，铅蓄电池进入更高级的水平的研究。经历了156年，铅蓄电池技术已经得到很大的改善，但是还存在活性物质利用率低，导致电池的充放电性能不佳的问题。负极的性能决定整个铅酸蓄电池的性能。从目前形势看非常有必要对铅蓄电池负极进行更深入的研究。在本课题中，我们通过改变负极添加剂含量﹑种类和添加方式来提高电池的充放电性能。采用循环伏安法和扫描电子显微镜技术观察新型制作的负极在充放电过程中的电化学行为，探索不同配方和添加方式对电极反应过程的影响，为筛选新型添加剂配方和添加方式提供理论参考。研究内容主要有三方面：1、根据正交试验方法筛选最佳配方。2、筛选其他添加剂。3、依据不同添加方式对电极充放电性能的影响，选择最佳添加方式。试验结果表明：1、将适量的活性炭加入铅膏中可以大幅改善电池的充放电性能。2、将各添加剂简单干法混合添加，对电极的充放电性能没有影响。3、简单湿法混合添加会使电极充放电性能略微降低。4、用碱溶湿法混合会使电极充放电性能降低，但是碱溶酸析湿法混合可以大幅提高电极的充放电性能。5、将木素磺酸钠以液体形式加入铅粉中可以很好的提高电极的充放电性能。6、把腐植酸制成腐植酸钠后，无论以液体形式加入还是以固体颗粒形式加入都会降低电池的充放电性能。

李丽^[9]（2014）在《铅酸蓄电池负极添加剂对电池性能影响的研究》文中研究说明近期的雾霾天气已成为人们生活中不可逃避的环境问题。如何加强环境保护，减小污染，成为目前尤为重要的问题。相对一次能源，二次能源具有污染小，使用便捷等优点，在现代社会中具有重要作用。铅酸蓄电池相较于锂电、燃料等其他化学电源具有使用安全、性能稳定等优点。铅酸蓄电池可用于各种机动车中，可起到节能环保，减少尾气排放等作用。随着科技的不断发展，人们对铅酸蓄电池性能的要求也随之提高。尤其在初容量及低温容量等方面提出更高的要求。这些问题主要与铅酸蓄电池负极的性能有密切关系。为此本文进行两方面的探索：一、将碳纳米管代替铅酸蓄电池负极中的乙炔黑；二、将对氮蒽蓝代替负极中的木素；并分别进行物理表征和电化学测试，根据实验结论来衡量这两种负极添加剂对铅酸蓄电池各项性能的具体影响。本文通过手工和膏涂板的方式制成负极生极板，送工厂流水线，根据工厂生产工艺，装配成6DZM-12的成品电池。实验通过SEM和XRD观察负极添加剂及负极生极板的具体形貌；并通过对电池的容量、低温性能等电化学测试，来考察添加剂对电池各项性能的具体影响。碳纳米管添加剂的实验结果表明，不同型号碳纳米管均可提高电池的性能，其中TNM2型碳纳米管在三种碳纳米管（TNM2、TNM5、TNM8）中性能表现最为好，建议最佳添加量为3‰。此时电池的初容量、-15℃低温容量、大电流3C放电时间分别可提高6.2%、15.3%、13%；电池的容量保持率最高可达92.4%。同时也将TNM5、TNM8型碳纳米管进行同样测试，结果显示，TNM5型碳纳米管的最佳添加量为2‰，TNM8型碳纳米管的最佳添加量为4‰。对氮蒽蓝添加剂的实验结果表明，不同含量的对氮蒽蓝能在不同程度上提高电池性能，当添加量为3‰时，电池的-15℃低温容量可提高29.2%，且电池的初容量、大电流性能均比常规电池有显着提高，因而建议3‰的添加量作为参考值。总的来说，这两种负极添加剂均可对电池的整体性能产生利好影响，且建议添加量在常规用量范围内，因此可以作为工业生产的参考值。

陈志银^[10]（2014）在《负极碳添加剂对铅酸蓄电池性能影响及其机理研究》文中指出铅酸蓄电池在混合电动车使用过程中,负极表面容易硫酸盐化,导致电解液无法扩散至极板内部,使电池失效。通过在负极中加入碳添加剂能有效抑制负极板硫酸盐化。本文主要研究了不同种类的碳材料对电池的充电接受能力,在常温和低温下的不同倍率放电性能以及电池在HRPSoC下循环寿命的影响。得到以下结论：本文选用了四种碳材料：炭黑、膨胀石墨、鳞片石墨、胶体石墨。通过测试不同含碳铅粉的电导率,研究不同碳对极板电导率的影响。结果表明：碳材料改善极板电导率的能力大小为：炭黑>鳞片石墨>膨胀石墨>胶体石墨。通过在负极板中添加不同种类不同比例的碳材料,进行充电性能测试,研究不同碳对电池充电接受能力的影响。结果表明：负极板炭黑含量较少时,最有利于改善电池充电性能；而石墨类碳材料含量较大时才能更好地改善电池充电性能。将充足电的电池分别在25℃下进行2h率、2C放电测试以及在O-C下进行1C、2C放电测试,研究不同碳添加剂对电池在常温、低温下不同倍率放电性能的影响。结果表明：负极板中分别添加一定量的炭黑、膨胀石墨、鳞片石墨、胶体石墨,电池在常温下的2h率及2C率放电容量最大提升幅度分别为18.2%、22.5%、11.1%、6.85%和28.4%、29.0%、30.9%、19.5%。在低温下,过多的碳材料反而会使活性物质的孔径变小,不利于电解液的扩散。结果表明：负极板中添加炭黑、膨胀石墨、鳞片石墨、胶体石墨,电池在低温下的1C、2C放电容量最大提升幅度分别为23.6%、21.3%、33.0%、23.5%和26.1%、25.9%、20.7%、21.5%。将含不同碳的电池进行HRPSoC循环测试,研究不同碳对电池在HRPSoC下循环性能的影响。结果表明：负极板中添加炭黑、膨胀石墨有利于提高电池在HRPSoC下的循环寿命,最大循环次数分别达到12508次和11434次,是不含碳电池循环寿命的三倍；而添加鳞片石墨只能小幅度提高电池循环寿命,相比不含碳电池最多只能提高2000多次；负极板中添加胶体石墨并不能改善电池在HRPSoC下的循环性能,胶体石墨含量较少时反而会降低电池的循环寿命。

二、国外铅酸蓄电池负极添加剂研究综述（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、国外铅酸蓄电池负极添加剂研究综述（论文提纲范文）

（1）分级多孔碳材料的制备及其在铅炭电池中的应用（论文提纲范文）

（2）木质素系膨胀剂的溶解状态对铅酸蓄电池性能的影响及机理研究（论文提纲范文）

（3）正极添加剂及隔板在阀控式铅酸蓄电池中作用的研究（论文提纲范文）

（4）负极添加剂对铅酸电池低温性能的影响（论文提纲范文）

（5）混合碳材料对铅酸蓄电池性能的影响（论文提纲范文）

（8）蓄电池负极添加剂电化学行为研究（论文提纲范文）

（9）铅酸蓄电池负极添加剂对电池性能影响的研究（论文提纲范文）

（10）负极碳添加剂对铅酸蓄电池性能影响及其机理研究（论文提纲范文）

四、国外铅酸蓄电池负极添加剂研究综述（论文参考文献）

• [1]分级多孔碳材料的制备及其在铅炭电池中的应用[D]. 冯冲. 浙江工业大学, 2020(03)
• [2]木质素系膨胀剂的溶解状态对铅酸蓄电池性能的影响及机理研究[D]. 李琪. 华南理工大学, 2019
• [3]正极添加剂及隔板在阀控式铅酸蓄电池中作用的研究[D]. 康翔. 福州大学, 2018(03)
• [4]负极添加剂对铅酸电池低温性能的影响[J]. 黄镔,王殿龙,尚晓丽. 蓄电池, 2017(01)
• [5]混合碳材料对铅酸蓄电池性能的影响[D]. 吴成斌. 福州大学, 2016(07)
• [6]Pb-C电池中炭材料添加剂研究进展[J]. 云亮,刘峥,赵永,夏金虹. 炭素技术, 2015(06)
• [7]Pb-C电池中炭材料添加剂研究进展[A]. 云亮,刘峥,赵永,夏金虹. 中国金属学会炭素材料分会第二十九届学术交流会论文集, 2015
• [8]蓄电池负极添加剂电化学行为研究[D]. 王少洁. 山西师范大学, 2015(09)
• [9]铅酸蓄电池负极添加剂对电池性能影响的研究[D]. 李丽. 哈尔滨师范大学, 2014(02)
• [10]负极碳添加剂对铅酸蓄电池性能影响及其机理研究[D]. 陈志银. 福州大学, 2014(10)

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