碳纤维作为铅酸蓄电池正极添加剂
提高铅酸蓄电池质量比能量的方法
提高铅酸蓄电池质量比能量的方法赵万全,冯伟,郭玉东(江苏华富储能新技术发展有限公司,江苏扬州225600)摘要:本文综述了蓄电池的原理和容量设计方法。
讨论了提高铅酸蓄电池比能量的先进方法并对未来蓄电池产品的发展进行了展望。
关键词:蓄电池;比能量The Method to Improve Battery Special Energy Abstract:The principle and capacity design are reviewed in the article. The advanced method to improve battery special energy is discussed, and the development of battery is forecated.Key words:battery; special energy世界上任何一种科研成果都不是某一个人的异想天开。
实际上,每个科研成果的形成都凝结了众多科学工作者的智慧和汗水。
当有人能够真正理解某种成果的基本原理并将其转化为产品公之于众时,他才能成为某项成果及产品的发明者。
铅酸蓄电池亦是如此。
经过一百多年的发展,特别是上世纪七十年代以来,蓄电池技术得到长足发展,蓄电池产品也日臻丰富。
目前限制蓄电池应用的瓶颈主要是其比能量较低,虽然这是由铅的原子量决定的,但很多蓄电池厂和科研人员还在努力提高其比能量。
提高铅酸蓄电池的比能量的核心之一是提高蓄电池活性物质利用率,使电极表面及内部有更多的活性物质能参与充放电反应。
在正负极活性物质中,构成骨架的微结构部分和负责产能的微结构部分的比例对电池的容量和循环寿命具有很大的影响。
因此,必须不断优化蓄电池生产工艺,完善活性物质的结构组成,提高其利用率。
1铅酸蓄电池的比能量铅酸蓄电池总体反应方程式为:Pb + PbO2 + 2H2SO4⇆ 2PbSO4 + 2H2O (式1)电池中参与反应的活性物质包括Pb、PbO2、H2O和H2SO4。
国内铅酸蓄电池文献信息
GN 0 5 1 2 b0 作为铅 酸蓄 电池 正极添 加剂 的研 1 0 0 0 1S 2 。
物 质 中加 入添 加剂 ,以达 到防止硫 酸盐化 的 目
究 . 颖 , 培 显 , 勇 .电 源 技 术 , 0 9 3 4: 周 竺 孙 2 0 , 3()
估计 方法 并指 出其存 在 的缺 陷 ,提 出了利 用模 糊 技术 ,以蓄 电池端 电压 和放 电电流为变 量进 行模 糊 化处理 ,根据 专家 知识和 经验完成 模糊 规则 ,生 成并进 行模糊 推理 ,经 反模 糊化 处理
元汝 , 民兴, . 学世界 , 0 9 ()3 — 1 . 陈 等 化 2 0 ,5: 1 3 5 7 铅 酸 蓄 电池凭 借 其技 术 成熟 、价格 低廉 及 充放 电 性 能 良好 等优 势 ,已得 到广 泛 应用 。然而 极板 硫 酸盐 化严 重影 响铅 酸 蓄 电池 的充 放 电性 能 和循 环 寿命 ,产 生 大量 的固体 废 弃物 对 环境 造 成严 重 的污染 。文 中详
细 阐述 了 硫 酸盐 化 形 成 的 原 因 、机 理 以及 防 护措 施 , 在 铅 酸蓄 电池 的生产 过 程 中通 过 向 电解 液及 极 板 活性
得 到蓄 电池 的剩 余容 量估计 。同时将 理论估 计
结果 与实验 结果 进行 比较 ,印证 了该 方法 的可
行性 。
( 成梓铭 辑)
X D分 析 了 S , 板 栅腐 蚀 产 物结 构 的 影 响 。结 果 R b0 对
表 明 ,加 入 质量 分数 为 2% ~3%的 S 够在 一定 b0 能 程度 上提 高 铅酸 蓄 电池 的放 电容量 和 活性 物质 的利 用 率 ,改变 了板栅 腐蚀 产 物 的结 构 ,有利 于 活性 物质 结 构 的完整 。 GN 0 5 2 2 湿 法 回收 废 旧铅 酸蓄 电池 中铅 的研 究 10002 进 展. 红云 , 新锋 , 胡 朱 杨家 宽. 化工 进展 , 0 9 2 9 : 2 0 , 8()
铅酸蓄电池正极添加剂的研究
1 前言
me h n s o ek y a d t e a dp o i e ee p r n a aaa dt s r s l r f n t l a a - cai m f h e d i v , n rv d dt x e i t i h me tl t n t e u t i t ms i a p c d e sn e oi i c
f hn s L B TMa iee A A n f C '
铅酸蓄 电池正极添加剂 的研究
王有 山 , 孙 力生 , 王海森 郭 长效 , 张 ,
(. 1 南通 宏博 电源有 限公 司 ,江 苏 安徽 芜湖 海安 2 1 0 ;3 南通 星能节 源科技 有 限公 司 ,江 苏 40 0 .
同类 别 划 分 。按 导 电 性 可 以分 为 :导 电型 添 加 剂
理 论 电量 才 能 化 成 好 , 内化 成 需 要 的 电 量 更 高 ;
()化 成好 的极板 初容量 低 ,往往需 要较 多次数 的 3
充 / 电激 活 ,才 能得 到 较 好 的容 量 ; () 极板 放 4 的循环 寿命短 ,和负极板 相 比 ,正极 板 的寿命不 到
修 改稿 日期 :2 0 0 一 2 1— 3 J
水 、短纤维等 ;铅 膏的生产 ( 和膏)方法也较单 就是 采取低 温 、低 酸密度 和膏 。随着技术 的发
一
提高铅酸蓄电池质量比能量的方法
提高铅酸蓄电池质量比能量的方法赵万全,冯伟,郭玉东(江苏华富储能新技术发展有限公司,江苏扬州225600)摘要:本文综述了蓄电池的原理和容量设计方法。
讨论了提高铅酸蓄电池比能量的先进方法并对未来蓄电池产品的发展进行了展望。
关键词:蓄电池;比能量The Method to Improve Battery Special Energy Abstract:The principle and capacity design are reviewed in the article. The advanced method to improve battery special energy is discussed, and the development of battery is forecated.Key words:battery; special energy世界上任何一种科研成果都不是某一个人的异想天开。
实际上,每个科研成果的形成都凝结了众多科学工作者的智慧和汗水。
当有人能够真正理解某种成果的基本原理并将其转化为产品公之于众时,他才能成为某项成果及产品的发明者。
铅酸蓄电池亦是如此。
经过一百多年的发展,特别是上世纪七十年代以来,蓄电池技术得到长足发展,蓄电池产品也日臻丰富。
目前限制蓄电池应用的瓶颈主要是其比能量较低,虽然这是由铅的原子量决定的,但很多蓄电池厂和科研人员还在努力提高其比能量。
提高铅酸蓄电池的比能量的核心之一是提高蓄电池活性物质利用率,使电极表面及内部有更多的活性物质能参与充放电反应。
在正负极活性物质中,构成骨架的微结构部分和负责产能的微结构部分的比例对电池的容量和循环寿命具有很大的影响。
因此,必须不断优化蓄电池生产工艺,完善活性物质的结构组成,提高其利用率。
1铅酸蓄电池的比能量铅酸蓄电池总体反应方程式为:Pb + PbO2 + 2H2SO4⇆ 2PbSO4 + 2H2O (式1)电池中参与反应的活性物质包括Pb、PbO2、H2O和H2SO4。
铅酸电池的几种添加剂
that:1 Adding the 1-1.5wt% Sn to Pb-Ca alloy ,the creep resistance of the grid was restored , the growth of the
最早的铅酸电池是由Plante发明的,当时以两块铅板作为电极,进行反复充放电,时间较长且容量较低。1880年Faure由Pb3O4,
H2SO4和H2O和制成铅膏涂于铅片上,缩短了化成时间,现在的涂膏式极板就是由此而来。1881年Swan用铅械性能。
the organic additives to PAM can be good to form the PbO2,or form colloid ,or making the colloid agglomerate etc.
Otherwise,the PAM softening and shedding could not be avoided ,and people can only search for some effective add
是一个开放的体系,与外界电解液中物质存在着物质交换,这一交换可以改变PAM中晶体区与无定形区之间的平衡和比例,从而影响PAM
的电化学行为。由于PAM微粒有很大的真实表面积,可以吸附加入的某些物质,而使PbO2及PbSO4的形貌、结构、作用、性能等产生相应
的变化。王定华等人认为,加入碱金属,碱土金属的盐,可以防止在PAM与板栅间生成阻挡层。与含锡合金配合使用效果比较好,对电池
铅酸蓄电池材料组成
铅酸蓄电池的材料组成主要包括以下几个关键部分:
1. 极板(正负极):
- 正极板:主要活性物质为二氧化铅(PbO2),它与硫酸溶液反应,在放电过程中生成硫酸铅。
- 负极板:主要活性物质为海绵状纯铅(Pb),在电池工作时,同样会与硫酸发生化学反应。
2. 电解液:
- 电解液通常由纯净的稀硫酸水溶液构成,浓度根据电池设计需求调整,其作用是在充放电过程中传递离子,参与化学反应。
3. 隔板:
- 隔板位于正负极板之间,采用微孔材料如AGM (吸收式玻璃纤维垫片)、GEL(胶体)等制成,用于隔离正负极防止短路,同时允许电解液中的离子自由通过。
4. 壳体:
- 壳体一般由耐酸、耐热、绝缘性良好的材料如硬橡胶、工程塑料或玻璃钢等制成,用来封装内部组件,
并保持电解液不泄漏。
5. 连接部件:
- 包括铅连接条和极柱,它们用于将各个单体电池的极板组连接起来形成一个整体,并作为外部电路连接点。
6. 安全阀:
- 为了维持电池内部压力平衡,在过充电或其他异常情况下释放多余气体,大多数现代密封铅酸蓄电池都配备了安全阀。
7. 其他附件:
- 如电池盖、端子保护套件、导电糊料(某些类型的电池中可能使用)等辅助结构件。
铅酸蓄电池在工作时,通过正负极活性物质与硫酸溶液之间的氧化还原反应实现能量的储存和释放。
随着科技发展,铅酸蓄电池的设计不断优化,包括采用铅钙合金、铅锑合金等改进极板栅架材料以提高电池寿命和性能。
铅酸电池的碳材料
铅酸电池用碳一用作铅酸电池添加剂的碳1 正极板的碳质添加剂1.1 石墨在各种常规碳材料中,石墨的耐氧化性较强。
据日本研究者报道,将0.1%—2.0%(质量分数)的石墨(纯度99.6%)加入到铅酸电池正极材料中,既增加了放电容量,还延长了寿命。
在电池化成过程中硫酸氢根嵌入石墨形成化合物,这增加了电极的孔隙率,一次改善了酸性溶液对电极板的侵润。
同时石墨的加入也使得放电时硫酸铅产物在极板不容厚度处分布的更为均匀。
另外,有报道称,正极放电容量的改善程度随石墨颗粒的增大而增大,这与碳材料添加剂粒径对负极性能的影响规律恰好相反。
正极加入碳材料的一个可能的作用机理是电渗析作用增强了电解液对电极板的侵润。
电渗析是指液体在电池作用下相对于带点表面的流动行为。
石墨加入正极材料后可被硫酸氢根离子嵌入内部,这增强了Zeta电位(指一个固液界面固体和液体之间的电位)。
由于铅酸电池电极材料处于正负极板间形成的电池之中,这满足了电渗析作用的条件,会带来电解液的流动,而电渗析流动速率与Zeta电位成正相关。
1.2 碳黑有研究在正极加入0.2%—1.0%(质量分数)的碳黑添加剂,结果显示,质量分数为0.2%的碳黑能改善正极的成型,对循环性能作用不大。
大约60%的碳黑在化成过程中被消耗,而剩下的也在最初几次循环后消失。
与不加碳黑相比,加入碳黑可增大化成工艺结束后α/β-PbO2的比率和氧化铅的总量,而这归因于加碳黑使得化成时极板电导率较高,而且PbO/α—PbO2界面较大,使得更多的PbO直接转化成α—PbO2。
因此,α—PbO2形成对应的低电压台阶别延长了。
而且,正极材料的形貌更加规则且多半由球状团体聚体组成,这也表明电极是在较温和、均匀的过饱和条件下,以及较低的电流密度下形成。
1.3 碳纤维在正极板内加入碳纤维的工作也有报道,电池的容量和寿命均提高。
碳纤维的作用机制可能也是为极板带来了孔隙,或者给活性物质提供了较好的机械支撑。
不同种类有机添加剂对铅酸蓄电池性能的影响
不同种类有机添加剂对铅酸蓄电池性能的影响
铅酸蓄电池是一种常见的储能装置,广泛应用于汽车、太阳能和电力系统等领域。
为了改善铅酸蓄电池的性能,人们经常在电解液中添加一些有机添加剂。
本文将探讨不同种类有机添加剂对铅酸蓄电池性能的影响。
我们来讨论一些常用的有机添加剂。
常见的有机添加剂包括聚丙烯酸钠(PAA)、乙酸乙酯(EA)、聚乙烯醇(PVA)等。
这些有机添加剂具有不同的化学结构和性质,因此对铅酸蓄电池的性能影响也各不相同。
聚丙烯酸钠是一种阴离子型表面活性剂,可以增加电解液的表面张力,改善铅酸蓄电池的抗氧化性能。
研究表明,在适量添加的情况下,聚丙烯酸钠可以有效延长铅酸蓄电池的寿命,并提高其循环性能。
聚乙烯醇是一种高分子聚合物,具有良好的黏附性和润湿性。
研究表明,在适量添加的情况下,聚乙烯醇可以形成一层保护膜,防止铅极的硫化和极板的腐蚀,从而提高铅酸蓄电池的循环寿命。
除了以上提到的有机添加剂,还有一些其他种类的有机添加剂,如聚丙烯酸铵、聚羟乙酸等,它们具有不同的功能和应用范围,也可以用于改善铅酸蓄电池的性能。
不同种类有机添加剂对铅酸蓄电池的性能影响是复杂的,需要根据具体的应用需求和电池结构来选择合适的添加剂。
适量添加有机添加剂可以改善铅酸蓄电池的循环寿命、充放电效率和抗氧化性能,但过量添加则可能会降低电池的性能。
需要在实际应用中进行详细的试验和分析,确保有机添加剂的最佳使用条件。
铅酸蓄电池极板常用添加剂及作用
铅酸蓄电池极板常用添加剂及作用// 1 前言 //添加剂是铅酸蓄电池的重要成分,对蓄电池的性能有着重要的影响,加入铅酸蓄电池中的添加剂一般分为:极板添加剂和电解液添加剂,极板添加剂在和膏时加入,对负极板来讲,主要作用是抗收缩,又称为膨胀剂;对正极板来讲,主要增加极板的强度,防止软化、脱落和增加导电性等。
电解液添加剂在电解液配制时加入,主要作用是增加电池的充放电性能和减缓板栅腐蚀等。
本文主要谈论极板添加剂。
// 2 常见添加剂 //2.1 短纤维2.1.1 种类和特性短纤维根据使用材料不同,一般分为聚酯纤维(涤纶材料),PP纤维(丙纶材料)和聚丙烯腈纤维(腈纶材料),不同的材料具有不同的性质,对极板添加剂中使用的短纤维除纤维直径、长度外,在70℃酸中的耐酸性以及在酸中分散性(是否沉降)对极板的性能都有影响。
2.1.2 作用正、负铅膏中都使用,其主要作用:增加活性物质的机械强度,防止脱落,从而提高循环性能,有些文献报道,少量添加时有利于H2SO4向电极内部扩散,可以提高正极板的孔率,提高初容量;但加入量多时初容量无利。
2.2 碳素材料2.2.1 种类和特性碳素材料有:乙炔黑(炭黑)、超导电炭黑、碳纤维、石墨。
乙炔黑是一种纳米材料,具有高分散性,石墨具有层状结构,碳纤维直径为0.1—1.0μm,其电阻与PbO2基本相同。
碳纤维的最大特点是纤维细长,加入铅膏不降低其表现密度,容易被氧化,化成时损失一半。
2.2.2 作用这几种物质都能提高活性物质的利用率以及低温大电流放电性能,但各有特点:添加各向异性石墨,在正极化成时受到阳极氧化,硫酸浸入石墨的层与层之间,化成后,活性物质的毛细孔增加了,这种大孔径的微孔作用向极板内部供应电解液,从而提高活性物质的利用率。
杨乘英等[2]研究发现:加入高纯石墨有以下作用:①提高电极的孔率和润湿性能,能提高正极活性物质的利用率和容量;②减少内阻,提高导电性;③加入石墨使正极的自放电增加,必须注意石墨中杂质的含量,以不同产地进行对比选择。
铅酸蓄电池极板配方
铅酸蓄电池极板配方铅酸蓄电池作为一种常见的电能储存装置,其极板配方的选择和制备对电池的性能有着直接的影响。
在本文中,我们将详细介绍铅酸蓄电池极板的配方,并探讨其制备过程。
希望通过这篇文章,读者们能够获得对铅酸蓄电池极板配方的全面了解,并在实际应用中取得更好的效果。
首先,让我们来了解一下铅酸蓄电池极板的基本构成。
铅酸蓄电池的极板主要由铅和铅合金组成。
正极板通常使用纯铅材料制作,而负极板则是由铅合金制成。
这是因为纯铅具有良好的电导性能,可以提高正极的放电能力;而铅合金则能降低负极板的自腐蚀倾向,延长电池的使用寿命。
为了确保铅酸蓄电池具有良好的性能,需要合理选择极板的配方。
正极板的配方通常包括纯铅粉、铅酸以及某些添加剂。
纯铅粉是主要的成分,可以提供良好的导电性能。
而铅酸则是为了增加极板的容量和提高电池的充电效率。
添加剂的选择则根据具体需要来定,比如锑、钠、钙等元素的掺入,可以改善电池的耐腐蚀性能和循环寿命。
负极板的配方相对复杂一些,常见的合金成分包括铅、锡、钙以及其他辅助材料。
其中,铅和锡的合金可以提高负极板的耐久性和抵抗硫化物的形成,从而延长电池的使用寿命。
而添加钙或其他辅助材料可以改善负极板的电化学性能,提高电池的循环寿命和充电效率。
铅酸蓄电池极板的制备过程也非常重要。
一般来说,制备过程包括原料的配制、混合、浇铸、烘烤和充电等环节。
其中,混合是非常关键的一步,需要将各种原料充分混合,确保成分均匀分布。
浇铸过程则是将混合均匀的物料倒入铅酸蓄电池容器中,并通过振动或其他方式使其充分填充。
烘烤工艺是为了将浇铸完成的极板在适当的温度下烘干,以提高电池的性能和稳定性。
综上所述,铅酸蓄电池极板配方的选择和制备对电池性能的影响是不可忽视的。
只有根据实际需求合理调配极板的成分,严格控制制备工艺,才能生产出具有良好性能和长寿命的铅酸蓄电池。
希望读者们通过本文的介绍,对铅酸蓄电池极板配方有更清晰的认识,并在实际生产和应用中提升电池的性能和质量。
铅酸蓄电池材料组成
铅酸蓄电池材料组成1. 正极板铅酸蓄电池的正极板由氧化铅(PbO2)制成,氧化铅是一种具有良好导电性和化学稳定性的材料。
正极板的主要作用是吸收电解液中的硫酸根离子、释放氧气,并在放电过程中发生反应产生电流。
正极板的结构和孔隙度会影响电池的性能,因此需要具有适当的孔隙结构和表面积来增加电极反应的速率。
2. 负极板铅酸蓄电池的负极板由纯铅(Pb)制成,纯铅是一种具有良好导电性和化学稳定性的材料。
负极板的主要作用是吸收电解液中的硫酸根离子,并在充电过程中释放氢气。
负极板的结构和孔隙度同样会影响电池的性能,需要具有适当的孔隙结构和表面积来增加电极反应的速率。
3. 电解液铅酸蓄电池的电解液是由硫酸(H2SO4)和水(H2O)混合而成,硫酸起到导电和传递离子的作用,水则是溶剂和介质。
电解液的浓度和PH值会影响电池的性能,功率密度和循环寿命之间存在一定的权衡关系。
因此,电解液的配方需要精确控制。
4. 隔膜铅酸蓄电池的隔膜通常由纤维素或聚乙烯制成,用于隔离正负极板,避免短路和电化学反应。
隔膜需要具有良好的导电性和机械强度,同时要能兼顾传输离子和阻止气体泄漏。
隔膜的选择和设计会直接影响电池的循环寿命和安全性。
5. 容器铅酸蓄电池的容器通常由聚丙烯或ABS塑料制成,用于容纳电解液和电极板,并提供机械支撑和密封。
容器的设计需要考虑电池的外形尺寸、内部结构、耐腐蚀性和绝缘性能等方面,确保电池在使用过程中能够稳定运行。
综上所述,铅酸蓄电池的材料组成涉及正极板、负极板、电解液、隔膜和容器等多个部分,每个部分都起着关键的作用。
对这些材料的选择、制备和组装需要严格控制,以确保电池具有良好的性能和稳定的使用寿命。
随着科技的不断进步,铅酸蓄电池的材料组成也在不断创新和改进,以满足不同领域的需求和提高能源利用效率。
铅酸蓄电池的主要成分
铅酸蓄电池的主要成分铅酸蓄电池是一种常见的储能设备,广泛应用于汽车、电动车、UPS(不间断电源系统)等领域。
它的主要成分包括正极材料、负极材料、电解液和外壳。
下面将详细介绍铅酸蓄电池的主要成分。
一、正极材料铅酸蓄电池的正极材料是由铅二氧化物(PbO2)制成的。
铅二氧化物是一种黑色结晶粉末,具有良好的电化学性能。
它能够与电解液中的硫酸反应,释放出氧气,从而实现电池的正极反应。
正极材料的性能直接影响着铅酸蓄电池的容量和循环寿命。
二、负极材料铅酸蓄电池的负极材料是由纯铅制成的。
纯铅是一种柔软的金属,具有良好的延展性和导电性。
在电池充放电过程中,负极材料与电解液中的硫酸反应,形成铅酸,释放出电子,从而实现电池的负极反应。
负极材料的性能直接影响着铅酸蓄电池的容量和循环寿命。
三、电解液铅酸蓄电池的电解液是由稀硫酸(H2SO4)制成的。
稀硫酸是一种无色透明的液体,具有良好的导电性。
它能够与正极和负极材料反应,形成铅酸和水,从而实现电池的充放电过程。
电解液的浓度和纯度对铅酸蓄电池的性能有着重要的影响。
四、外壳铅酸蓄电池的外壳由塑料或金属制成,用于固定和保护电池的内部结构。
外壳通常是密封的,以防止电解液泄漏。
在汽车和电动车等应用中,外壳还经常具有特殊的设计,以便安装和连接多个电池,以满足不同的电压和容量要求。
铅酸蓄电池的主要成分包括正极材料、负极材料、电解液和外壳。
这些成分共同作用,实现了电池的充放电过程。
正极材料和负极材料是电池的活性材料,电解液是电池的导电介质,外壳则起到保护和固定电池的作用。
铅酸蓄电池的性能和寿命受到这些成分的影响,因此在生产和使用过程中需要严格控制它们的质量和性能。
铅酸蓄电池在储能领域具有重要的地位,随着科技的发展,未来可能会有更先进的蓄电池技术出现。
不同种类有机添加剂对铅酸蓄电池性能的影响
不同种类有机添加剂对铅酸蓄电池性能的影响
铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池,其性能受到添加剂的影响。
不同种类的有机添加剂可以对铅酸蓄电池的性能产生不同的影响。
有机添加剂可以改善铅酸蓄电池的充电性能。
在充电过程中,有机添加剂可以降低电池内阻,提高电流的传导性能,从而提高电池的充电效率。
有机添加剂还可以改善电池的充电容量,延长电池的使用寿命。
不同种类的有机添加剂还可以对铅酸蓄电池的循环寿命产生影响。
有机添加剂可以稳定电池的电化学环境,减少电池的极板腐蚀和极板硫化物的生成,从而延长电池的使用寿命。
有机添加剂还可以减少电池内部的渣层和极板的硫化物沉积,提高电池的再生能力。
有机添加剂还可以改善铅酸蓄电池的耐高温性能。
有机添加剂可以提高电池的抗氧化和抗击穿能力,减少电池内部的草酸盐生成,从而提高电池在高温环境下的工作稳定性和寿命。
不同种类的有机添加剂对铅酸蓄电池的性能影响很大。
在使用铅酸蓄电池时,选择适合的有机添加剂可以改善电池的充放电性能、循环寿命和耐高温性能。
科学合理地选择有机添加剂对铅酸蓄电池进行改良,可以提高电池的性能和使用寿命。