双极性铅锂电池制备工艺及性能研究

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1、工学硕士学位论文双极性铅锂电池制备工艺及性能研究STUDYOFTHEPREPARATIONTECHNOLOGYANDPERFORMANCEOFBIPLOARLEAD-LITHIUMBATTERY王恒哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM912.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文双极性铅锂电池制备工艺及性能研究硕士研究生：王恒导师：王殿龙教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912.1U.D.C.:621.3Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOFTHEPREPARATIONTECHNOLOGYANDPERFORMANCEOFBIPLOARLEAD-LITHIUMBATTERYCandidate:WangHengSupervisor:Prof.WangDianlongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation:SchoolofChemicalEngineeringandTec

3、hnologyDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要长久以来铅酸蓄电池在化学电源领域具有不可取代的地位，但是传统的铅酸电池作为动力电池使用时有比能量低、寿命短等劣势，特别是近年来绿色能源科技的兴起，对无铅或少铅电池的应用提出了新的需求。为了开发一款高比能量、长寿命的双极性铅锂电池，本文对复合钛基板、铝基板的制备工艺进行了研究，制备了铅锂电池并对其进行了性能测试。首先，以恒流法在钛板的表面电聚合生成聚苯胺膜层。该方法得到

4、的膜层除了具有良好的导电性外，还可以使水的分解电势明显正移，从而抑制了电池充放电过程中析氢反应的发生。同时聚苯胺膜层的存在还可以避免钛上氧化物的生成，使钛基板在高电极电位和强氧化性条件下保持稳定，保证了电池具有良好的电化学性能和稳定性。以电镀法在铝板的表面生成镀铅层，可以有效的防止铝基体在电池循环中被腐蚀破坏，同时镀铅层与活性物质具有良好的结合力，避免了活性物质在电化学反应中的脱落，保证了电池的性能稳定。装配单体铅锂电池，并对其进行性能测试发现：单体电池以小电流（200mA/g）充放电时，正极活性物质LiMn2O4的放电比容量为98mAh/g，以大电流（300mA/g）充

5、放电时，正极活性物质LiMn2O4的放电比容量为64mAh/g。钛基双极性电池200mA/g充放电时，LiMn2O4的放电比容量为113mAh/g，300mA/g充放电时，LiMn2O4的放电比容量为95mAh/g；铝基双极性电池200mA/g充放电时，LiMn2O4的放电比容量为100-105mAh/g，300mA/g充放电时，LiMn2O4的比容量稳定性比较差，在75-110mA/g的范围内，但也比单体电池高。此外，中性铅锂电池的自放电较小，静置6天后，以200mA/g的电流充放电时，电池仍然可以保持1.240V的放电电压，具有了很好的储存性能。综合来说，双极性铅锂电

6、池具有比单体铅锂电池更优异的性能，是未来可发展的一种新型节铅电池。关键词：双极性铅锂电池；复合钛基板；复合铝基板；尖晶石锰酸锂；聚苯胺膜层；-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLead-acidbatteryhastheirreplaceablestatusinthefieldofchemicalpowersourceforalongtime.However,thelowerspecificcapacityandshortservicelifeoftraditionallead-acidbatteriesasapowerbatterylimittheuse

7、oflead-acidbatteries.Withthespringupofgreenenergytechnology,theapplicationsoflead-freeandlessleadbatteriesareraisedinrecentyears.Inordertodevelopanewbipolarlead-lithiumbatterywithhighspecificcapacityandlongservicelife,wehavestudiedthepreparationprocessofthecomposite