多孔模板法制备铅酸电池用泡沫炭集流体

以普通沥青为原料,采用有机多孔模板法制备铅酸电池用泡沫炭负极集流体,并用循环伏安、充放电测试和扫描电子显微镜等研究电池负极的电化学行为。研究结果表明:多孔模板法制备的泡沫炭具有三维连通开孔结构,孔径为0.5~1.0 mm;该泡沫炭在-1.25~0.7 V范围内电化学性能稳定,能用作铅酸电池负极集流体;以此制备出的铅酸电池具有较好的荷电循环性能。电池以1/20C和1/10C放电时,负极活性物质利用率比使用传统铅板栅负极集流体的电池分别提高12.3%和23.0%,扫描电镜显示电池充放电时,泡沫炭集流体上生成的晶体颗粒更小更均匀。     

酚醛树脂基泡沫炭的制备工艺改进及在光谱电化学中的应用

以聚氨酯泡沫为模板,利用酚醛树脂制备过程中的碱催化剂对模板进行原位开孔,经酚醛树脂浸渍-固化-炭化过程制备了网状泡沫炭.该工艺省去了传统方法中聚氨酯模板预开孔的过程,简化了实验步骤,得到了高开孔率的泡沫炭.所得泡沫炭展现了典型的三维立体网状大孔结构,孔径范围约为400～600μm,具有较高的抗氧化温度和较低的石墨化程度.研究了泡沫炭作为电极测量铁-邻二氮菲配合物的电化学行为,发现泡沫炭电极在铁-邻二氮菲配合物溶液中出现了氧化还原峰,在510nm波长处的吸光度随着工作电位的提高而降低,且电极具有一定的透光性,表明所得泡沫炭有望发展为良好的光透电极材料.     

超级电池负极材料的电化学行为

利用循环伏安、阴极极化等测试手段研究超级电池负极中活性炭(AC)电极在铅酸电池测试环境中的电化学行为,比较AC电极与Pb电极在相同电位区间下的极化特性,考察-0.9～-0.4 V(vs.SCE)电位范围内AC及Pb并联电极的电化学特性,并对循环后并联电极中的AC电极进行电子能谱(EDX)分析。研究结果表明:活性炭在-0.9～-0.4 V电位范围内表现出双电层电容特性;在10 mV/s扫描速度下析氢电流随着硫酸浓度的增大而增大,比容量在硫酸浓度为3 mol/L时最大;在浓度为5 mol/L的硫酸中,活性炭的比容量随着扫描速度的增大而减小;在相同电位下,AC电极的析氢较Pb电极的析氢严重;AC与Pb的并联电极既表现出Pb电极的法拉第电池特性,又表现出AC电极的双电层电容与析氢特性。     

方波电位下铅及铅锑合金在硫酸溶液中阳极膜的生长

铅酸蓄电池正极板栅材料上阳极膜的生长是限制电池充放电循环寿命的重要因素之一.对此前人曾作了不少工作,但由于他们所采用的实验条件与电池实际使用的工作条件有较大的差别,因而得出的结论往往不能揭示电池实际工作时阳极膜的生长情况.本文采用独特的方波电位法模拟电池充放电的实际工作条件,方波的高电位E_e(分别取+1.2V、+1.3V、+1.4V、+1.5V,vs.Hg/Hg_2SO_4,下同)相应于电池正极充电时电位,低电位E_d(均控制在+1.0V)相应于电池正极放电时电位,方波电位半周期为30分钟,充放电连续进行.本方法在一定程度上与电池实际使用条件较为相仿,因此通过对本法形成的阳极膜的研究,可以了解电池正极板栅随充放电循环的腐蚀行为,并可作为筛选耐蚀正极合金材料的理论依据.     

Ni-Cu合金的脱合金制备及其析氢电催化性能

通过真空熔炼与固溶处理相结合的方法获得Ni_(30)Mn_(70)和Ni_(20)Cu_(10)Mn_(70)前驱体合金,经电化学脱合金化法制备纳米多孔Ni及Ni-Cu合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能.结果表明:纳米多孔Ni-Cu合金电极具有较高的电催化析氢性能,在0.1 A/cm~2电流密度下,析氢过电位仅19 mV,具有较好的电化学稳定性.     

铁基层状双氢氧化物的制备与析氧性能研究

析氧反应是水分解反应中的一个重要反应,而开发具有低成本高效率的催化剂对于非贵金属催化剂的实际应用至关重要.采用水热法制备了生长在泡沫镍上的三维花瓣状Ni Fe-LDH/NF、Co Fe-LDH/NF纳米片,其层状多孔的泡沫镍为层状双氢氧化物提供了较大的电化学活性表面积和丰富的电化学反应活性位点,而Ni2+与Fe3+之间的协同作用优化了制备的催化剂的电子结构,进一步提高了其析氧反应活性.实验结果表明,在碱性溶液中,Ni Fe-LDH/NF和Co Fe-LDH/NF比其相应的单金属化合物具有更强的电化学活性;在电流密度为20 m A/cm2时,Ni Fe-LDH/NF的过电位仅为180 m V,其Tafel斜率为47. 4 m V/dec,优于大多数非贵金属催化剂; Ni Fe-LDH/NF在电化学耐久性测试中表现出了优异的稳定性和耐久性,在0. 8 V的阶跃电位下持续电解36 000 s,其电流密度为63m A/cm2,且无明显衰减.     

海藻酸钠修饰LDH制备多孔炭及其电化学性质

研究分别以Mg-Al-LDH,Zn-Cr-LDH和Mg-Cr-LDH为模板,海藻酸钠为前驱体在600℃下炭化制备的多孔炭发现,多孔炭的BET比表面积从173m2/g增加到497m2/g,而海藻酸钠自身炭化所得多孔炭的比表面积仅为95m2/g。电化学研究表明,以Mg-Cr-LDH为模板制备的多孔炭(PC—4)电极的循环伏安曲线图形更接近矩形,阴极和阳极过程基本对称;在恒电流充放电实验中,50mA/g的电流密度下PC—4电极的电容为92F/g且电流密度为500mA/g时充放电循环1000次后电容损失小于1%。比表面积、孔结构和电化学研究表明,海藻酸钠修饰LDH制备的多孔炭具有作为超级电容器电极材料的潜在价值。     

香蕉皮基多孔炭泡沫的制备及其电化学性能

多孔炭广泛应用在净化空气、污水处理、化工产物的收集、食品加工、药品生产、催化材料的制备、超级电容器的负极材料、贵金属提取等领域。本文以生物质香蕉皮为原料,采用低温等离子体法制备香蕉皮基泡沫炭,解决了目前在制备中高碱量的弊端,同时为香蕉皮的合理利用提供新思路。结果表明:低温等离子体法活化和传统的KOH活化相比,制备方法简单,制备周期短,不会破坏原材料的结构,而且可以增加原料表面的官能团,使其双电层电容特性更好。经过循环伏安测试可知,低温等离子体制备的香蕉皮基泡沫炭的比电容可达150. 81 F/g。     

生物模板法制备Mn_2O_3及其用于锂/钠离子电池负极材料研究

为提高动力电池的能量密度,以树叶模板法制备了具有多孔分级结构的Mn_2O_3材料.通过X射线电子衍射技术和扫描电子显微技术分别对材料的晶体结构和表面形貌进行了研究,结果表明制备的G-Mn_2O_3材料具有丰富的孔结构和较小的一次粒径.将制备材料作为锂离子电池和钠离子电池负极材料应用,并对材料的电化学性能进行了研究,与粉末Mn_2O_3材料相比,模板法制备的Mn_2O_3材料在锂离子电池中具有优异的电化学性能.     

在高倍率部分荷电态下三维石墨烯对铅酸电池寿命的影响

采用一步水热法制备出三维多孔的石墨烯（3D-rGO），将不同质量分数的3D-rGO添加到负极活性物质中，制备出铅炭电池，并研究其电化学性能. 结果表明，随着3D-rGO质量分数的增加，在高倍率部分荷电状态（HRPSoC）下，不同电池的循环寿命先增大后减小，其中添加3D-rGO质量分数为1.0%的电池在HRPSoC下的循环性能最好，其初始放电容量(0.05C, 185.36 mAh/g)比普通蓄电池(161.94 mAh/g)高14.46%. 循环寿命达到26 425次，比普通铅酸电池的寿命（8 142次）延长了224%.     

椭圆形管式密封铅酸蓄电池电极表面电流分布的实验研究(一)

本文用化学分析法研究了椭圆形管式密封铅酸蓄电池在100A大电流和20A小电流下放电至深度为100％时正极板表面的电流分布情况。研究结果表明:电极表面的电流密度呈不均匀分布,电流密度在正极板的上端约二、三厘米处较大,存在极耳效应和边缘效应。     

集流体基体对铁负极性能影响的研究

以碱性铁镍蓄电池铁负极集流体为研究对象,选用泡沫镍网、镀镍穿孔钢带、小孔镀镍切拉网、大孔切拉网4种集流体,采用涂片法制作铁负极,测试了放电容量、倍率放电,研究了集流体与电极性能方面的相互关系.结果表明,泡沫镍网作为铁负极集流体在放电容量和低倍率放电时性能优异;小孔镀镍切拉网在中高倍率放电时性能优异.     

光伏充电控制器的研究

对锂离子电池及其充电方法进行了概述,并对小型光伏充电控制器进行了研究,当光伏电池输出电压在0.8~35 V时,均可对锂离子电池进行充电。控制器用单片机来监测锂电池电压和充电电流,以保证锂电池的安全充电,采用间歇式充电方式对3.6 V锂电池进行充电,间歇时间可进行人工设置,采用定时和最小充电电流双重控制来终止充电过程。试验表明:该系统可满足锂电池充电要求,具有友好的人机界面,当光伏电池板输出电压低至0.8 V时仍然可以满足3.6 V锂电池的充电要求。     

基于开关电源的智能电瓶车充电系统研究

为解决现今市面上使用的电瓶车充电系统的充电电压与电瓶车型号不匹配而对电瓶车电容产生损害的问题,提出一种新型电瓶车充电系统。该充电系统使用NCP1654 作为核心控制芯片,采用开关直流升压电路( Boost: Boost Converter or Step-up Converter) 拓扑作为主电路,利用新型碳化硅半导体器件作为主开关器件,完成了电瓶车充电系统中交流转直流部分的设计制作。供电侧的交流电压从180 ～ 260 V 变化时,设备均可正常运行。此智能电瓶车充电系统输出两路直流电压42 V 和27 V,最大输出电流均为2 A,负载调整率为0． 1,输出噪声纹波电压峰-峰值小于1． 5 V。充电设备中有可靠的保护电路,可以防止启动时尖峰电压和浪涌电流对电路的冲击。考虑到电瓶车充电系统的用户体验感,选择触摸屏作为操作界面。此外,利用STM32 开发板检测输出电压电流,控制充电系统输出电压幅值。经测试,该电瓶车充电系统各项指标都达到了设计要求,可投入使用。     

无汞碱锰电池锌负极的研究（Ⅱ）

在碱性锌锰电池负极铜集电体表面用化学方法分别沉积致密的铟、锌、锡单层和锌铟、锡、铟、锌锡双层金属。用动态析氢实验表征,发现沉积单、双层金属的集电体在含锌粉的7．0mol/L KOH溶液体系中的析氢量比无沉积层的铜集电体析氢量要小,其中沉积锌铟、锡铟双层的析氢量最小,与用循环伏安和极化曲线方法测试金属集电体的电化学行为的结果一致。在相同的条件下,将沉积不同镀层的集电体装配成电池进行放电,实验结果表明：集电体表面化学沉积铟、锌、锡单层或锌铟、锡铟、锌锡双层金属用来生产无汞碱锰电池的放电性能均超过这类电池的国家行业标准QB1185－01中的要求。     

一种基于单片机的车用电池容量检测系统

提出了一种车用电池容量检测的新方法,利用充放电电流对时间的积分来测量电池的剩余电量。设计了以STC90C58AD单片机为控制核心、以ACS712为电流采集器的车用电池剩余容量检测系统。     

聚谷氨酸修饰碳糊电极的制备及其对铜离子的测定

 制备了聚谷氨酸修饰碳糊电极,通过循环伏安法和交流阻抗法研究了K₄Fe(CN)₆/K₃Fe(CN)₆在修饰电极上的电化学行为,结果显示碳糊电极修饰聚谷氨酸后,K₄Fe(CN)₆/K₃Fe(CN)₆的氧化还原峰电流变大、交流阻抗变小.采用阳极溶出伏安法将所修饰碳糊电极用于铜离子的检测,在pH=4.50的醋酸-醋酸钠缓冲液中,于-0.20 V 电位下将Cu²⁺还原富集后再进行阳极氧化扫描,在0.14 V处获得一灵敏的铜的溶出峰,峰电流与铜浓度在1.57×10^-8~1.57×10^-5 mol/L的范围内呈良好的线性关系,最低检测限为5.00×10^-9 mol/L.制备的聚谷氨酸修饰碳糊电极成功用于铜离子的测定.     

基于电化学机理模型的锂离子电池早期内短路电热特征研究

锂离子电池的内短路故障是诱发其热失控的主要原因之一,早期内短路特征研究能够为电池管理系统的故障诊断和安全预警提供支撑,对提高电动汽车的安全性具有重要意义。构建了锂离子电池内短路电化学机理模型,实现了不同内短路阻值下的锂枝晶内短路故障模拟。结果表明,由锂枝晶导致的电池内短路产热98%以上来源于正负极产生的焦耳热,早期内短路过程中正负极集流体表面的温升小于1.5 K,不显著的外部热特征无法用于早期内短路故障诊断。与正常电池相比,内短路故障将使得电池充电速度变慢,放电速度变快,端电压异常下降,上述电特征可以为构建早期内短路故障诊断方法提供依据。