超级电池论文 超级电池的炭基超级电容电极研究

2018-07-16 - 超级电池

电动汽车特别是混合动力车的开发和使用在低碳技术的发展与应用中拥有举足轻重的地位,已经成为世界各国竞相开发的热点。超级电池同时具备铅酸电池和超级电容器的优势,是混合动力汽车电源的理想选择。由于炭材料电极存在与铅负极的工作区间不匹配,且在充电末期严重析氢等问题,制约了超级电池的发展。

超级电池论文 超级电池的炭基超级电容电极研究
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为了解决这些问题,进行了以下几方面的研究。采用机械混合法和沉积法往炭材料中掺入10%铅,考察修饰后炭材料的析氢速率性能,发现沉积相同量铅的情况下,沉积法修饰后的炭材料具有比机械混合法修饰后炭材料更低的析氢速率。

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结合TEM和SEM图分析可知沉积法可以将铅均匀分布于炭材料表面和孔道中,优于机械混合法。所以,选择沉积法作为炭材料的修饰方法。

采用沉积法分别往活性炭中沉积不同量的铅和铋。对于铅,随着沉积量的增加,修饰后炭材料的析氢速率逐渐减小,但趋势有所放缓。对电极电势在-1.4V炭材料的析氢速率分析表明,铅沉积量超过30%后炭材料析氢速率下降不明显,所以认为30%铅是最佳修饰量。

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对于铋,随着沉积量的增加,炭材料的析氢速率逐渐减小,说明铋同样可以抑制炭材料析氢。此外,铅可以使炭材料的工作区间明显负移,而铋对炭材料的工作区间影响不大。

将30%铅修饰的炭电极和铅负极并联制备超级电池,超级电池2C寿命比商业电池提高约2倍。在30%铅修饰炭材料的基础上,分别沉积钡和铋。结果表明,钡和铋的加入都会使30%铅修饰炭材料的析氢速率有所增加。此外,钡可以提高炭电极的循环稳定性,而铋可以提高炭电极放电容量。所以,认为适量的钡和铋对炭材料修饰有利。

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