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松下蓄电池介绍活性炭的负极活物质的结构

来源:王泽龙 182 1045 0914时间:2016-10-25 11:39:54
       

    在HRPSoC工况下进行循环试验,在第三循环组后的加有TDA活性炭的负极活物质的结构(SEM图像略)。松下蓄电池在第三循环组完成后,将试验电池充电之后再开路,然后从电池中取出负极,洗涤,在氮气氛中干燥。在负极表面取下活物质进行扫描电镜照相,观察表面与内层结构。

    从SEM图像认识到,在两个负极活物质区的铅粒大小在循环过程中发生变化。负极活物质表层铅粒大小比内层要小得多。从不同放电深度下的负极活物质的结构特点可以看出:当放电深度(DOD)变化时,在负极活物质表层有大量的粒子互相速结而形成中间有孑L的聚集体。对含有2.o%(质量分数)TDA的负极活物质样品,取极板表面与内部的样本,发现有相反的结果,即负极活物质表面铅粒子要比内部小,以5.o%DOD循环时,负极活物质表层有一个由大量铅离子速成的巨大聚集体,聚集体之间有大孔。通过对比SEM图认识到,在加有0.5%(质量分数)TDA的负极活物质中,形成了大量的聚集体,而TDA的添加改变了负极活物质的宏观结构,加速了聚集体的形成。
    在HRPSoC工况下进行循环试验,在第三循环组后加有TDA活性炭的负极活物质的相组成。
    对不同试验电池作了X射线衍射分析,添加0.5%(质量分数)TDA的负极活物质,在0.5%、3.0%及5.0%DOD循环后,其XRD谱线都非常相似。由于样品电池的极板发生部分硫酸盐化,使循环过程不可逆。由于硫酸盐化的影响,当循环以3.0%DOD进行,随后用0.5%DOD,发现以0.5%放电深度(DOD)循环时,在HRPSoC工况下循环,在第三循环组内循环性能最好(总循环数400000次)。表明在负极活物质上有PbSO‘存在,也表明有PbS04的形成与还原过程,但反应速率极低。这就可以解释这一电池为何能进行如此多的循环次数,也能准确揭示电池在部分荷电状态下的循环试验得到的PbS04晶体有重结晶作用。实际上三个负极活物质样品含有不同量的PbS04,松下蓄电池在随后的循环试验中又表明,PbSO‘相的形成与还原,即PbS04相的重结晶,都会在循环过程中发生。在循环过程中形成的部分PbSO+,在当极板发生阴极极化和其他反应时会减少,不过减少得不多,残留了部分PbSO+不能被还原。正由于PbSO‘的重结晶作用,残留的PbSO+晶体长大并形成一个在负极活物质中由PbS04晶体组成的分隔相,甚至循环后的电池在随后的再充过程中仍然有很多大颗粒的Pb—SO+不能被还原。