铅材料储能装置的制备与研究

• 作 者: 张波
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 铅酸蓄电池 泡沫炭 二氧化铅 超级电容器

铅酸电池虽然是目前使用最广泛的二次电池,但由于其比能量低、循环寿命短等缺点,已经不能满足在储能和动力电池领域的应用,因而迫切需要在铅酸电池板栅材料和新型电池结构等方面进行深入研究。其中泡沫碳材料由于密度小、电导率高、耐腐蚀等方面优良的性能,作为铅酸电池新型板栅材料引起人们的广泛兴趣；而由铅酸电池和二氧化铅超级电容器组成的超级电池新结构,大大提高了电池的循环寿命,其中二氧化铅电容器的研究又是决定性的。因此本文第一部分将研究板栅用泡沫碳材料的制备新工艺；第二部分将就电沉积二氧化铅／活性碳电容器的制备工艺展开研究。本文研究的具体内容如下：1.采用石墨与酚醛树脂混合浆料,通过模板法制作炭泡沫材料。对其初步的电化学阻抗谱测试得出：泡沫炭具有较低的还原电位、较小的电阻,可以被用作铅酸电池负极集流体材料。将泡沫炭涂覆铅膏,组装成电池进行充放电测试,结果显示：泡沫炭具有良好的循环特性、电阻较小,约0.34Ω,可以成为铅酸电池负极集流体：泡沫炭耐腐蚀性能较金属铅有很大的提高；酚醛树脂与石墨粉的质量配比对泡沫炭的电导性和机械强度起着决定作用,综合考虑树脂与石墨质量比在1.5:1为宜。2.通过对镀金、无涂层以及不同涂层数的钛电极制备出Pb02电极循环伏安测试,得出了无涂层的不能作为电沉积基板。虽然镀金层作中间层制备的Pb02性能与涂SnCl4/SbCl3制备的Pb02性能相近,但考虑到生产成本因素,镀金层价格昂贵,最终选择涂10层涂液作为电沉积Pb02电极的基板。3.采用电沉积方法制备了Ti/PbO2电极,并与活性炭(AC)组成超级电容器。研究了铅盐种类对电沉积Pb02电极放电性能的影响,发现Pb(CH3COO)2做溶质的氢氧化钠溶液制备的Pb02电极容量最大。利用不同浓度的氢氧化钠配置饱和醋酸铅电解液,制备Pb02电极进行了放电测试,研究了氢氧化钠浓度对电沉积Pb02放电性能的影响。采用最优的电沉积Pb02作正极,活性炭、涂膏铅电极作负极,分别组装成超级电容器和铅酸电池进行大电流充放电,结果证明,超级电容器的循环性能远高于铅酸电池的循环性能。