铅炭超级电池的改性及制备

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1、ADissertationsubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfoytheDegreeofMasterofPhilosophyModificationandPreparationofThePb—CUltrabatterySubmittedBySupervisedbyDepartmentofAppliedChemistry,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou,P．R．ChinaApril,2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得

2、的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：俅饿雾、，，日期：加／作r月猡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位

3、论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密口。作者签名：够饿易日期：训钙厂月衫日导师签名：么V乃章f氡日期：汐r彩年厂月哆日铅炭超级电池的改性及制备摘要近几年，铅炭电池和超级电池的研究己逐渐得到业界重视。然而，碳材料的研究还存在着一些问题。尤其是碳材料与铅粉混合均匀性差、结合力不理想以及引发负极析氢的问题。所以，碳材料的改性和加入方式是铅炭电池和超级电池的研究关键。本论文以碳材料和铅粉复合材料的制备和改性为出发点，采用不同的碳材料与铅粉进行复合得到不同结构的复合材料；采用XRD、SEM、TEM等方法进行材料结构的表征；采用三电极体系和LAND测试系统对材料进行电化学性能测试

4、。研究内容如下：以改性的葡萄糖为碳源，通过液相包覆、高温碳化方法，制备C@Pb复合材料，以此作为铅炭超级电池的负极材料。XRD和TEM的表征，表明该复合材料表面的碳层包覆均匀，而且并不影响铅粉的晶型结构。CV扫描的测试，发现氧化铟和氧化铋都有较好的析氢抑制效果，其中氧化铟效果最佳，而且复合材料的比电容明显提升。通过LAND电池系统的测试，碳包覆的铅粉负极材料的初始容量有了明显的提升，而且充放电和循环性能上也得到了很大的提高。这归因于铅粉表面包覆均匀的碳层能够抑制铅活性物质的团聚以及减小铅活性物质在电解液中裸露的面积。针对上述的实验研究，采用析氢抑制剂氧化铟对石墨进行改性。以少量的葡萄糖

5、作为粘结剂，将改性石墨与铅粉进行混合，通过高温烧结得到石墨／铅粉复合材料，以此作为铅炭超级电池的负极材料。XRD和TEM的表征，发现存在石墨特征峰，铅粉的晶型结构不受影响，而且铅粉表面覆盖有石墨片。CV扫描的测试，发现氧化铟抑制析氢的效果极佳，而且复合材料的比电容明显提高；该组装电池进行电化学性能的测试，结果表明电池的初始容量有了明显的提升，并且充放电和循环性能上也得到了很大的提高。原因在于铅粉间分散的石墨片，能够形成庞大的石墨导电网络结构，加速了电子传输。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对铅粉进行改性，使之带上正电荷，并与氧化石墨烯(带负电荷)静电吸附，形成GOS@Pb复合材料，

6、通过高温还原成GNS@Pb复合材料，以此作为铅炭超级电池的负极材料。XRD谱图说明复合材料有明显的石墨烯和铅粉特征峰。SEM和TEM的测试，发现该复合材料铅粉表面包覆着不规则的石墨烯，而且石墨烯并没有发生团聚现象。CV曲线的研究，发现添加有氧化铟的复合材料性能最佳，并将其组装成电池。通过电化学性能测试，结果表明电池的初始容量有了明显的提升，而且充放电和循环性能上也得到了很大的改善。主要原因在于通过静电吸附使铅粉和石墨烯相互杂乱的分散，提高了铅粉的分散性和利用率，相互连接的石墨烯片构成了一个庞大的石墨烯导电网络，加速了电子的转移和电解液的渗透速度，加快了硫酸铅和铅的转化。Ⅱ装关键词：铅炭

7、超级电池，负极，析氢抑制剂，碳材料，静电自组IIIMODIFICATIONANDPREPARATl0INOFTHEPb．CULTRABATTERYABSTRACTInrecentyears，theresearchaboutthePb-Cbatteryandultrabatteryhasgraduallybeenattention．However，theadditionofcarbonmaterialsalsoexistssomeproblems