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阀控铅酸蓄电池早期容量衰减的研究

作　者: 王克俭
导　师: 唐致远；周立新
学　校: 天津大学
专　业: 应用化学
关键词: 阀控铅酸蓄电池早期容量衰减正极活性物质复合添加剂胶体电解液
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着化石能源危机的加剧,电动车得到了广泛的普及。目前电动车用阀控铅酸（VRLA）蓄电池正趋向长寿命、大容量的方向发展。然而,大容量的VRLA电池在使用过程中经常会发生早期容量衰减现象,严重影响了蓄电池的使用寿命。本文针对天津蓝天公司生产的电动车大容量VRLA电池早期容量衰减问题进行了研究。通过解剖两种不同型号的寿命终止的电池,测试极板上下部分硫酸密度,并对正极活性物质进行扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、循环伏安（CV）、交流阻抗（IMP）测试,分析了6DZM20型号电池出现早期容量衰减的原因,并针对此问题提出了解决的方案。研究了通过加入柠檬酸（C₆H₈O₇）,硫酸铵（NH₄）₂SO₄)和谷氨酸（C₅H₉NO₄）三种电解液添加剂来改善电池早期容量衰减的效果,实验结果表明,这三种添加剂的效果并不明显。研究了向电解液中添加气相SiO₂粉末制备胶体电解液电池来改善电池早期容量衰减的效果,发现胶体蓄电池明显地抑制了硫酸分层现象,防止了电池早期容量衰减的发生,使电池获得了很好的性能。本文也对胶体电解液作用机理进行了探讨。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-22
  1.1 铅酸蓄电池的概况  8-9
    1.1.1 铅酸蓄电池的发展  8-9
    1.1.2 铅酸蓄电池的工作原理  9
    1.1.3 铅酸蓄电池的主要品种及其分类  9
  1.2 阀控铅酸（VRLA）蓄电池的发展  9-12
    1.2.1 VRLA电池的工作原理  10-11
    1.2.2 VRLA电池的优点  11
    1.2.3 VRLA电池存在的问题  11-12
  1.3 VRLA电池早期容量衰减（PCL）的原因  12-15
    1.3.1 “无锑效应”  12
    1.3.2 界面电阻  12
    1.3.3 正极活性物质失效  12-13
    1.3.4 硫酸电解液分层  13-15
  1.4 VRLA电池添加剂的研究概况  15-21
    1.4.1 正极活性物质添加剂  15-18
    1.4.2 电解液添加剂  18-20
    1.4.3 复合添加剂  20-21
  1.5 本论文研究内容及意义  21-22
第二章实验内容与方法  22-29
  2.1 实验药品及仪器  22-23
    2.1.1 实验药品  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
  2.2 实验电池的制备  23-26
    2.2.1 板栅的制造  24-25
    2.2.2 铅粉的制造  25
    2.2.3 铅膏的和制  25
    2.2.4 涂板  25
    2.2.5 极板的固化干燥  25-26
    2.2.6 电池的组装与化成  26
  2.3 实验电池的性能测试方法  26-27
    2.3.1 容量与寿命测试  26-27
    2.3.2 不同倍率放电性能测试  27
    2.3.3 荷电保持能力测试  27
    2.3.4 低温性能测试  27
    2.3.5 析气量测试  27
  2.4 电池极板上下部分酸度测试  27
  2.5 扫描电子显微镜（SEM）测试  27-28
  2.6 X射线衍射（XRD）测试  28
  2.7 循环伏安曲线（CV）测试  28
  2.8 交流阻抗（CV）测试  28-29
第三章 VRLA电池早期容量衰减原因的研究  29-38
  3.1 前言  29-30
  3.2 实验方法  30-31
    3.2.1 电池极板上下部分酸密度测试  30
    3.2.2 正极活性物质表面微观形貌与相结构测试  30
    3.2.3 电化学工作站测试  30-31
  3.3 实验结果与分析  31-36
    3.3.1 酸密度测试  31
    3.3.2 扫描电子显微镜（SEM）观察  31-33
    3.3.3 X射线衍射（XRD）分析  33-34
    3.3.4 循环伏安（CV）与交流阻抗（IMP）测试  34-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章 VRLA电池电解液添加剂的研究  38-49
  4.1 电解液添加剂的循环伏安测试  38-41
    4.1.1 实验药品与仪器  38
    4.1.2 实验方法及原理  38-39
    4.1.3 实验结果与分析  39-41
  4.2 VRLA电池电解液添加剂实验  41-48
  4.3 本章小结  48-49
第五章 VRLA电池胶体电解液的研究  49-61
  5.1 实验方法与原理  49-50
    5.1.1 胶体电解液电池的制备  49-50
    5.1.2 胶体电解液的作用原理  50
    5.1.3 实验电池性能测试  50
    5.1.4 实验电池极板上下部分酸密度测试  50
    5.1.5 正极活性物质的性能测试  50
  5.2 实验结果与分析  50-59
    5.2.1 不同倍率放电性能测试  50-52
    5.2.2 析气量测试  52-53
    5.2.3 低温放电性能测试  53
    5.2.4 容量与寿命测试  53-54
    5.2.5 荷电保持能力测试  54-56
    5.2.6 酸密度测试  56-57
    5.2.7 循环伏安曲线测试  57-58
    5.2.8 X射线衍射分析  58
    5.2.9 扫描电子显微镜分析  58-59
  5.3 本章小结  59-61
第六章全文总结  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士期间发表的论文  66-67
致谢  67

阀控铅酸蓄电池早期容量衰减的研究

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