阀控密封铅酸蓄电池用隔板改性的研究

摘要

阀控密封铅酸蓄电池（VRLA）实现氧复合要求贫液设计，但贫液时VRLA会导致干涸、寿命缩短等问题。以具有憎水性能的聚四氟乙稀（PTFE）对VRLA用超细玻璃纤维隔板（AGM）隔板进行改性，利用PTFE的憎水性，改善AGM在电池富液时的横向透气性，使正极产生的氧气传至负极进行复合，减少气体析出，提高气体复合效率和充放电性能，实现VRLA的富液设计，提高电池寿命。
　　利用自制的装置，采用在成品AGM中注入不同比例的PTFE，制作改性AGM样品。研究了不同比例的PTFE对AGM力学性能、吸酸性能、最大孔径、透气性、电化学等性能的影响。通过研究表明，随着PTFE比例的增加，AGM的吸酸高度、吸酸量稍有下降，电阻稍有增加，横向透气性明显提高。改性方法对AGM厚度、抗拉强度、电解液中的抗拉强度、最大孔径、纵向透气性没有产生影响。PTFE在1mass％时具有较好的综合性能。
　　研究了不同压力下改性AGM的吸酸能力、改性AGM厚度与饱和度之间的关系、改性AGM饱和度与高度的关系等特性。研究结果表明，随着压力的增加，改性AGM的吸酸量与纯AGM的差距逐渐缩小，当压力大于30kPa时，改性AGM的吸酸量与纯AGM的吸酸量基本相近。改性AGM的厚度随着饱和度的不同而发生变化，饱和度在45%～80%之间，隔板的厚度变化最小。改性AGM的饱和度随着高度的增加而下降，下降趋势与纯AGM一致，且在各高度的饱和度始终略低于纯AGM的饱和度。
　　采用SEM对PTFE在隔板中的分布状态进行观察。结果发现：PTFE能均匀分布在玻璃纤维之间。采用电位扫描方法对改性AGM的电化学稳定性进行研究。结果发现：改性AGM具有良好的电化学稳定性，能满足铅酸蓄电池的工作要求。采用XRD方法对改性AGM的稳定性进行分析。结果发现，改性AGM在VRLA环境中能保持物相稳定性。
　　隔板采用注入1mass%PTFE的改性隔板，注酸量分别采用12.5ml·Ah-1和14ml·Ah-1，研制电池，并检测电池的气体复合效率、充电接受能力、充放电循环性等性能。结果表明，采用改性AGM、注酸量为14ml·Ah-1的电池同样能得到较理想的结果，实现了VRLA的富液设计。

目录

阀控密封铅酸蓄电池用隔板改性的研究

STUDY OF THE IMPROVEDPERFORMANCE OF MICROGLASSFIBER SEPARATOR USED IN VRAL

摘 要

Abstract

目 录

第1 章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 铅酸电池的发展历史

1.3 VRLA 电池的应用及研究现状

1.4 阀控密封铅酸电池的工作原理及结构

1.5 AGM 作用原理、要求、制造方法及发展

1.6 论文研究目的和内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料和仪器

2.2 改性AGM 隔板的物理性能测试

2.3 改性AGM 力学性能测试

2.4 改性AGM 吸酸性能测试

2.5 改性隔板的电化学性能测试

2.6 隔板微观形貌观察

2.7 X 射线衍射(XRD)

2.8 蓄电池性能测试方法

2.9 本章小节

第3章 AGM 改性研究

3.1 隔板试样的制备

3.2 改性隔板的物理性能

3.3 PTFE 改性AGM 的力学性能

3.4 PTFE 改性AGM 的吸酸性能

3.5 改性隔板的电化学性能

3.6 饱和度与隔板高度的关系

3.7 PTFE 改性隔板的微观形貌

3.8 改性隔板物相稳定性

3.9 本章小结

第4章 PTFE 改性AGM 蓄电池性能

4.1 试验电池制备

4.2 蓄电池性能测试

4.3 蓄电池性能改善的机理探讨

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢

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