硫酸铅基铅碳电池负极

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1、学校代码：10286分类号：TQ15密级：公开UDC：544学号：152448工程硕士学位论文硫酸铅基铅碳电池负极研究生姓名：魏会敏导师姓名：雷立旭教授周寿斌高级工程师申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称化学工程论文答辩日期2018年6月6日研究方向高性能二次电池学位授予日期年月日答辩委员会主席张袁健评阅人周益明何建平2018年6月7日工程硕士学位论文硫酸铅基铅碳电池负极专业名称：化学工程研究生姓名：魏会敏导师姓名：雷立旭教授周寿斌高级工程师Leadsulfatebasednegativeelectrodeoflead-carbonbatteriesAThe

2、sisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineerBYWeiHuiminSupervisedbyProfessorLeiLixuandSeniorEngineerZhouShoubinSchoolofChemistryandChemicalEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

3、或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。

4、论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。摘要摘要铅酸电池是广泛应用的汽车启动电源。近年来，城市变得越来越大，市内交通越来越依靠个人交通手段，这造成了城市大气质量的恶化。尤其重要的是，在灯控路口禁止通行时，汽车不得不制动直到允许通行。这个过程的汽油发动机运行效率低，产生了严重的大气污染。为此，人们应用了一种“启停技术”来减少汽车静止状态时的发动机排放。为了保证启停技术正常运行，汽车启动电源不得不在部分荷电状态下高倍率充放电（HRPSoC），这造成了最早应用的铅酸电池迅速硫酸盐化而终止寿命。研究发现，向铅酸电池负极添加碳材料可以抑制硫酸铅晶体的长大，并提高

5、其充电接受能力，这就形成了铅碳电池。不过，因为碳材料析氢过电位比铅低，有可能造成电池内部压力升高，也降低了充电过程能量转换效率。与已有的文献工作不同，本论文主要研究了碳材料对以硫酸铅作为负极活性物质的铅碳电池性能的影响。论文首先报道了六种商品碳材料的影响，然后报道了合成的磺化石墨烯的影响。结果如下：活性炭、乙炔黑、椰壳炭、MCNT、石墨烯和超导炭等六种碳材料应用于硫酸铅为活性物质的负极时，活性炭的析氢电流最小，导电性仅次于乙炔黑；当在负极铅膏中添加1.0wt.%活性炭和1.0wt.%乙炔黑时，在电流密度为100mA·g−1下，电池的放电比容量较高，达到96.3mAh·g-1

6、，在HRPSoC状态下，循环寿命为2397次。用Hummers方法制备了氧化石墨，然后用80%水合肼预还原，接着用对氨基苯磺酸进行磺化，制备了磺化石墨烯。红外光谱和EDS能谱证明了磺酸基成功接枝到还原石墨烯上。将磺化石墨烯应用于硫酸铅负极时，磺化石墨烯添加量为1.0wt.%时性能最佳，放电比容量为85.1mAh·g-1，HRPSoC循环达到11787次，倍率测试表明在此配方下电池比较稳定。关键词：铅碳电池，碳材料，硫酸盐化，HRPSoC循环，磺化石墨烯IAbstractAbstractLead-acidbatteriesarewidelyusedasautomotivest

7、artingpowersupplies.Inrecentyears,citiesarebecominglargerandlargerandthecity’strafficisincreasinglyrelyingonpersonaltransportationmeans,whichhascausedthedeteriorationofurbanairquality.Itisparticularlyimportantthatwhenthelightsareblockedatthejunctions,thecarhas