阀控铅酸蓄电池早期容量衰减的研究

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1铅酸蓄电池的概况

1.1.1铅酸蓄电池的发展

1.1.2铅酸蓄电池的工作原理

1.1.3铅酸蓄电池的主要品种及其分类

1.2阀控铅酸(VRLA)蓄电池的发展

1.2.1 VRLA电池的工作原理

1.2.2VRLA电池的优点

1.2.3VRLA电池存在的问题

1.3 VRLA电池早期容量衰减(PCL)的原因

1.3.1“无锑效应”

1.3.2界面电阻

1.3.3正极活性物质失效

1.3.4硫酸电解液分层

1.4 VRLA电池添加剂的研究概况

1.4.1正极活性物质添加剂

1.4.2电解液添加剂

1.4.3复合添加剂

1.5本论文研究内容及意义

第二章实验内容与方法

2.1实验药品及仪器

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.2实验电池的制备

2.2.1板栅的制造

2.2.2铅粉的制造

2.2.3铅膏的和制

2.2.4涂板

2.2.5极板的固化干燥

2.2.6电池的组装与化成

2.3实验电池的性能测试方法

2.3.1容量与寿命测试

2.3.2不同倍率放电性能测试

2.3.3荷电保持能力测试

2.3.4低温性能测试

2.3.5析气量测试

2.4电池极板上下部分酸度测试

2.5扫描电子显微镜(SEM)测试

2.6X射线衍射(XRD)测试

2.7循环伏安曲线(CV)测试

2.8交流阻抗(CV)测试

第三章VRLA电池早期容量衰减原因的研究

3.1前言

3.2实验方法

3.2.1电池极板上下部分酸密度测试

3.2.2正极活性物质表面微观形貌与相结构测试

3.2.3电化学工作站测试

3.3实验结果与分析

3.3.1酸密度测试

3.3.2扫描电子显微镜(SEM)观察

3.3.3 X射线衍射(XRD)分析

3.3.4循环伏安(CV)与交流阻抗(IMP)测试

3.4本章小结

第四章VRLA电池电解液添加剂的研究

4.1 电解液添加剂的循环伏安测试

4.1.1 实验药品与仪器

4.1.2实验方法及原理

4.1.3实验结果与分析

4.2 VRLA电池电解液添加剂实验

4.3本章小结

第五章VRLA电池胶体电解液的研究

5.1实验方法与原理

5.1.1胶体电解液电池的制备

5.1.2胶体电解液的作用原理

5.1.3实验电池性能测试

5.1.4实验电池极板上下部分酸密度测试

5.1.5正极活性物质的性能测试

5.2实验结果与分析

5.2.1不同倍率放电性能测试

5.2.2析气量测试

5.2.3低温放电性能测试

5.2.4容量与寿命测试

5.2.5荷电保持能力测试

5.2.6酸密度测试

5.2.7循环伏安曲线测试

5.2.8 X射线衍射分析

5.2.9扫描电子显微镜分析

5.3本章小结

第六章全文总结

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致 谢