發(fā)布時(shí)間：2017-08-06 07:13

  本文關(guān)鍵詞：新型鉛酸電池鉛碳負(fù)極及正極板柵合金性能研究

  更多相關(guān)文章： 鉛酸蓄電池 鉛碳負(fù)極 正極板柵 循環(huán)壽命 耐腐蝕性能

【摘要】：隨著當(dāng)今社會(huì)能源與環(huán)境污染的問題日益嚴(yán)重,人們開始著手開發(fā)新型能源,在這大背景下,混合動(dòng)力和全電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生。電池作為電動(dòng)車的核心部件,直接決定了該車性能的好壞,因此,尋求一種性能優(yōu)異的電池尤為重要。相比其他電池而言,鉛酸電池成本低廉、技術(shù)成熟,長(zhǎng)期占據(jù)著電動(dòng)車領(lǐng)域的大份額市場(chǎng)。但由于該電池難以滿足容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等高性能要求,仍制約著鉛酸蓄電池在電動(dòng)汽車行業(yè)的應(yīng)用。為了解決這個(gè)問題,本實(shí)驗(yàn)從兩個(gè)方面著手,其一是通過添加新型碳材料來改進(jìn)負(fù)極配方以此提高電池容量及循環(huán)壽命,其二是通過在正極板柵中分別添加稀土元素鑭、鈰與堿土元素鋇,以此來改進(jìn)正極板柵的耐腐蝕性能。首先,本文是在傳統(tǒng)鉛膏配方的基礎(chǔ)上,向其添加碳納米管與復(fù)合碳粉,通過與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池進(jìn)行性能測(cè)試對(duì)比,獲得最佳負(fù)極配方。通過TEM分析碳納米管與復(fù)合碳粉內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的差異,再結(jié)合負(fù)極板的表面形貌以及電化學(xué)、XRD和初容量等相關(guān)分析測(cè)試,篩選出最佳添加的碳材料。最后通過改變碳材料含量,對(duì)比初容量測(cè)試和循環(huán)壽命測(cè)試,確定最佳添加含量；其次,本文向Pb-Ca-Sn合金中分別添加不同含量的鋇、鑭、鈰,通過分析合金的顯微組織以及腐蝕層的組織形貌,結(jié)合LSV極化曲線和Tafel曲線等電化學(xué)手段以及拉伸強(qiáng)度及顯微硬度等力學(xué)手段,篩選出最適宜工業(yè)生產(chǎn)的金屬添加材料及配比。研究表明,對(duì)于負(fù)極板而言,最佳添加碳材料為復(fù)合碳粉,最佳配比為0.2%。與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比,其析氫電位顯著降低,有效地抑制了電池析氫效果,且容量提升4.6%,循環(huán)壽命也得到了明顯提升；而對(duì)于正極板柵而言,與原始Pb-Ca-Sn合金相比,添加鋇元素的合金耐腐蝕性能可提升23%,鑭元素則提升了6.19%,鈰元素提升了52.21%。由此可見,添加鈰元素可最大提升合金的耐腐蝕性能,但由于添加鈰的試樣抗拉強(qiáng)度及顯微硬度遠(yuǎn)小于原始試樣,而添加鋇的試樣在抗拉強(qiáng)度和顯微硬度比原始試樣都有所提高且耐蝕性能也不差。因此,綜合考慮利弊,最終確定適宜工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的添加配方為：添加金屬元素為鋇,添加含量為0.03%。
【關(guān)鍵詞】：鉛酸蓄電池 鉛碳負(fù)極 正極板柵 循環(huán)壽命 耐腐蝕性能
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 引言11-12
• 1.2 鉛酸蓄電池12-15
• 1.2.1 鉛酸蓄電池的發(fā)展歷程12-13
• 1.2.2 鉛酸蓄電池的工作原理13
• 1.2.3 鉛酸蓄電池的內(nèi)部構(gòu)造13-14
• 1.2.4 鉛酸蓄電池的失效形式14-15
• 1.3 鉛碳電池15-18
• 1.3.1 鉛碳電池優(yōu)勢(shì)15
• 1.3.2 鉛碳電池的結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.3 鉛碳電池存在的問題及研究進(jìn)展16-18
• 1.4 鉛酸蓄電池正極板柵合金的研究18-28
• 1.4.1 板柵在鉛酸蓄電池中的作用18
• 1.4.2 正極板柵的腐蝕18-20
• 1.4.3 正極板柵國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展20-25
• 1.4.3.1 二元板柵合金23-24
• 1.4.3.2 多元板柵合金24-25
• 1.4.4 稀土元素的研究背景25-27
• 1.4.5 鋇、鑭、鈰作為合金添加劑的研究背景27-28
• 1.4.5.1 鋇的性質(zhì)27-28
• 1.4.5.2 鑭的性質(zhì)28
• 1.4.5.3 鈰的性質(zhì)28
• 1.5 研究意義及課題來源28-29
• 1.5.1 課題來源28
• 1.5.2 研究意義28-29
• 1.6 研究?jī)?nèi)容29-31
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法31-49
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備31-34
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑31-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案與技術(shù)路線34-35
• 2.3 試樣的制備35-39
• 2.3.1 負(fù)極板的制備35-36
• 2.3.2 鉛酸蓄電池的制備36-39
• 2.3.2.1 鉛酸蓄電池組裝36-37
• 2.3.2.2 電池的加酸與化成37-39
• 2.3.3 極板柵合金制備39
• 2.4 測(cè)試技術(shù)與研究方法39-49
• 2.4.1 顯微組織結(jié)構(gòu)觀察39-41
• 2.4.1.1 金相制樣39-41
• 2.4.1.2 掃描電鏡(SEM)41
• 2.4.1.3 X射線衍射(XRD)41
• 2.4.2 電化學(xué)性能測(cè)試41-44
• 2.4.2.1 LSV極化性能41-43
• 2.4.2.2 Tafel極化性能43-44
• 2.4.3 力學(xué)性能測(cè)試44-46
• 2.4.3.1 微硬度測(cè)試44-45
• 2.4.3.2 拉伸性能測(cè)試45-46
• 2.4.4 電池性能測(cè)試46-47
• 2.4.4.1 初容量測(cè)試46-47
• 2.4.4.2 動(dòng)力循環(huán)壽命測(cè)試47
• 2.4.5 恒電流加速腐蝕失重試驗(yàn)47-49
• 第三章 正極板柵合金的顯微組織與性能研究49-65
• 3.1 顯微組織分析49-54
• 3.1.1 金相顯微組織結(jié)構(gòu)分析49-50
• 3.1.2 掃描電鏡組織結(jié)構(gòu)分析50-54
• 3.2 電化學(xué)性能研究54-57
• 3.2.1 線性掃描伏安(LSV)曲線分析54-55
• 3.2.2 塔菲爾(TAFEL)曲線分析55-57
• 3.3 恒電流腐蝕失重試驗(yàn)57-59
• 3.4 力學(xué)性能相關(guān)測(cè)試59-62
• 3.4.1 拉伸性能分析測(cè)試59-61
• 3.4.2 微硬度分析測(cè)試61-62
• 3.5 本章小結(jié)62-65
• 第四章 鉛碳負(fù)極的顯微組織及性能研究65-75
• 4.1 鉛碳電池負(fù)極碳材料的篩選65-71
• 4.1.1 碳材料透射電鏡(TEM)分析65-66
• 4.1.2 負(fù)極生極板的表面形貌分析測(cè)試66-68
• 4.1.3 線性掃描伏安(LSV)曲線分析68
• 4.1.4 XRD分析測(cè)試68-69
• 4.1.5 初容量測(cè)試69-71
• 4.2 鉛碳電池負(fù)極碳材料的配比71-73
• 4.2.1 初容量測(cè)試71-72
• 4.2.2 動(dòng)力循環(huán)壽命測(cè)試72-73
• 4.3 本章小結(jié)73-75
• 第五章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 存在的問題及未來展望76-77
• 致謝77-79
• 參考文獻(xiàn)79-87
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和專利87-89
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間所參加科研項(xiàng)目和獲獎(jiǎng)情況89

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