用于超級電池的碳基超級電容電極研究項目摘要

采用微孔內(nèi)及表面原位沉積或機械化學混合方式，將Pb的氧化物、硫酸鹽、及與其結(jié)構(gòu)類似的Ca、Ba、Sr等，和/或高析氫過電勢金屬元素，如Zn、Sn、Cd等的氧化物、硫酸鹽或其它鹽類，對多孔碳材料進行修飾。目的是研究修飾對多孔碳材料作為超級電容電極的工作電勢范圍和過充電時的氫氣析出速率的影響規(guī)律。使多孔碳材料電極在硫酸電解液中的工作電勢范圍與鉛酸電池的負極類似，且過充電時的氫氣析出速率與鉛酸負極相當。在此基礎上制備非對稱型超級電容，并與閥控鉛酸電池（VRLA）集成在同一單體中，制備混合動力車用超級電池。該超級電池中不需要以往超級電容與電池混合共用時所用的額外電子控制裝置。

本課題中，采用化學沉積法在多孔碳材料，如活性炭的表面上沉積以Pb為代表的高析氫過電位元素的氧化物或其鹽類，制備用于超級鉛酸電池的碳基超級電容復合電極材料。利用Pb-Bi鉛酸電池板柵作為集流體制備電極。研究結(jié)果表明，修飾后的碳基復合電極材料的氫氣析出電勢約為-1.35V，接近鉛酸電池負極的約-1.40V。不同電勢下的氫氣析出速率明顯低于活性炭電極，接近鉛酸負極。采用修飾后活性炭材料制備的超級電池，在高倍率部分充電態(tài)（HRPSoC）條件下，循環(huán)壽命比鉛酸電池有了明顯提高。主要的結(jié)論如下：采用PbSO4等鹽類對活性炭材料進行修飾，活化后可以制得析氫過電勢提高的復合材料；采用PbSO4修飾制備復合材料，充電時析氫電勢達到-1.31V，放電起始工作電勢為-0.96V，接近鉛負極的-0.99V。其工作電勢范圍已經(jīng)與鉛酸負極匹配；在充分充電的情況下，復合材料的氫氣析出速率明顯降低到接近鉛酸負極的水平；鉛負極中少量添加多孔碳材料可以明顯提高鉛酸電池壽命；添加了1.0%經(jīng)Pb、Ca聯(lián)合修飾活性炭的超級電池的循環(huán)壽命達到了約16000次；XRD和SEM測試結(jié)果表明，該性活性炭的添加，可以抑制鉛負極在充放電循環(huán)時生成的硫酸鉛結(jié)晶顆粒變大的速度，進而改善電池在高倍率條件下的使用壽命。 2100433B

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