發(fā)布時(shí)間：2020-07-31 21:03

【摘要】：鉛酸蓄電池自1859年由普朗特發(fā)明至今,在汽車和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。隨著人們對(duì)汽車電池要求的進(jìn)一步提升,循環(huán)壽命和適用范圍已經(jīng)成為制約鉛酸蓄電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。木質(zhì)素系膨脹劑作為提升電池初始容量和低溫性能的重要添加劑,應(yīng)用上目前仍存在原料依賴進(jìn)口、作用機(jī)理不明、產(chǎn)品質(zhì)量檢測復(fù)雜等問題。為解決上述問題,本研究從木質(zhì)素系膨脹劑的溶解狀態(tài)出發(fā),探索了膨脹劑的溶解狀態(tài)與電池性能之間的關(guān)聯(lián),研究了膨脹劑與鉛離子及鉛板之間的作用方式,補(bǔ)充了木質(zhì)素系膨脹劑在鉛酸蓄電池中的作用機(jī)理,為工業(yè)選用木質(zhì)素系膨脹劑提供了新思路。本研究主要選取三種商用木質(zhì)素系膨脹劑LC-V,LS-H和LS-U為原料,通過烷基橋聯(lián)反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改性,得到分子量增大且溶解性能下降的產(chǎn)品。通過合膏、涂板、固化、化成等步驟制作實(shí)驗(yàn)富液電池,研究了木質(zhì)素系膨脹劑對(duì)水混鉛膏的黏度、固化鉛板的形貌以及實(shí)驗(yàn)電池性能的影響。水混鉛膏黏度的研究結(jié)果表明,水溶性木質(zhì)素系膨脹劑可降低水混鉛膏的黏度,且隨著磺化度的增加,膨脹劑對(duì)水混鉛膏黏度降低的效果增強(qiáng),在添加量0.04 wt.%-0.30 wt.%(相對(duì)于鉛粉的質(zhì)量)的范圍內(nèi),水混鉛膏的黏度隨水溶性木質(zhì)素添加量的增加而降低。對(duì)比烷基橋聯(lián)改性前后樣品對(duì)電池性能的影響,表明樣品改性后可增加鉛板中三堿式硫酸鉛的含量,提升常溫條件下的動(dòng)、靜態(tài)充電接受能力,減弱電池20小時(shí)率容量和在-18℃條件下的低溫放電性能。從木質(zhì)素系膨脹劑的溶解狀態(tài)出發(fā),通過研究水溶性木質(zhì)素對(duì)鉛離子的結(jié)合能力及其在鉛板上的吸附情況,探索了水溶性木質(zhì)素在鉛酸蓄電池中的作用機(jī)理。結(jié)果表明,水溶性木質(zhì)素的親水基團(tuán)如羧基、羥基、磺酸基等均有利于木質(zhì)素與鉛離子的結(jié)合,并且結(jié)合程度隨濃度的增加、溫度的升高以及pH的升高而增強(qiáng)。在硫酸和水溶劑體系中,水溶性木質(zhì)素均可吸附在鉛板表面,抑制鉛板的氧化還原過程。在鉛酸蓄電池的放電過程中,水溶性木質(zhì)素可通過在硫酸電解液中與鉛離子結(jié)合,解除負(fù)極表面的產(chǎn)物抑制進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)放電的效果。但水溶性木質(zhì)素可部分吸附在鉛板表面,增加充電的內(nèi)阻,抑制鉛板的氧化還原過程。利用CTAB沉淀法,探索了不同pH條件下木質(zhì)素磺酸鹽和磺化堿木質(zhì)素中磺酸基、羧基和酚羥基的電離情況,結(jié)果表明磺酸基在pH 1.0-2.0之間均可完全電離,且在此pH范圍內(nèi)羧基和酚羥基未發(fā)生電離。通過對(duì)比樣品在硫酸和水中的溶解情況可區(qū)分木質(zhì)素磺酸鹽和木質(zhì)素羧酸鹽,通過對(duì)比樣品在水和乙醇中的溶解狀態(tài)可區(qū)分水溶性木質(zhì)素及堿木質(zhì)素類。依據(jù)木質(zhì)素樣品在不同溶劑中溶解狀態(tài)的差異,可指導(dǎo)木質(zhì)素的快速篩選和甄別。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM912;TQ317
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文鉛酸蓄電池的原材料回收再利用也是目前的研究熱點(diǎn)[4,5]。經(jīng)研收率極高，其污染只存在于生產(chǎn)和回收加工過程，如果嚴(yán)格控環(huán)境污染問題，鉛酸蓄電池也可稱得上是“綠色電池”。蓄電池的工作原理及制作過程電池的結(jié)構(gòu)主要由正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、安全閥、成，整體示意圖如圖 1-1 所示。

反應(yīng)方程式：上反應(yīng)式可以看出，放電過程中負(fù)極活性物質(zhì)消耗硫酸根離子，故負(fù)液 pH 降低，正極活性物質(zhì)消耗氫離子，故正極板孔隙中的電解液 程均需要電解液中的硫酸根和氫離子參與，故鉛酸蓄電池的充放電效子濃度的關(guān)聯(lián)較高。此外，除了以上正負(fù)電極發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)外反應(yīng)也分別會(huì)在正、負(fù)極上發(fā)生。副反應(yīng)主要是進(jìn)行的電解水的反應(yīng)需定期對(duì)電解液進(jìn)行維護(hù)。蓄電池的制作過程可分為五大塊，分別是合膏、涂板、固化、組裝和的正負(fù)極鉛膏的原材料雖然都是氧化鉛粉，但不同的制作程序以及不使不同的正負(fù)極活性物質(zhì)的形成，圖 1-2 則為筆者實(shí)驗(yàn)室采用的負(fù)極作流程圖。

研究進(jìn)展世界上最豐富的可再生資源，其三個(gè)主要成分是纖物質(zhì)中，纖維素是含量最高的生物大分子，其次是質(zhì)素是目前地球上最大的酚香化合物存儲(chǔ)庫，并且生產(chǎn)的 5000 萬至 7 億噸的木質(zhì)素中僅有 1-2%用于燒的方式被浪費(fèi)。因此，挖掘并利用木質(zhì)素的潛力要的意義。述上儲(chǔ)量最豐富的天然芳香族化合物。在植物細(xì)胞中維素和半纖維素緊緊纏繞在一起，在支撐細(xì)胞強(qiáng)度起著至關(guān)重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2777008