鉛炭電池性能受活性炭結(jié)構(gòu)的影響嗎?

　　隨著儲(chǔ)能與新能源汽車的快速發(fā)展，對(duì)儲(chǔ)能電池的性能需求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池已經(jīng)很難滿足市場(chǎng)要求，鉛炭電池作為鉛酸蓄電池的升級(jí)產(chǎn)品，除了繼承傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的廉價(jià)、安全、工藝成熟及可循環(huán)回收等優(yōu)點(diǎn)外，還具有更好的大電流性能、低溫性能及部分荷電態(tài)工況下的超長(zhǎng)循環(huán)壽命，成為儲(chǔ)能與汽車起停電池的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。鉛炭電池是將具有電化學(xué)的活性炭材料與海綿狀鉛負(fù)活性物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，然后與二氧化鉛正組成電對(duì)，正負(fù)用隔板隔離組裝而成的一種新型化學(xué)電源(結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1)。多孔活性炭因具有良好的雙電層電容特性及與鉛具有很好的兼容性而成為鉛炭電池用炭材料的研究熱點(diǎn)。

　　將活性炭添加到鉛負(fù)中，電充電化成后Pb2+還原為Pb時(shí)可以在活性炭表面的一些活性位點(diǎn)結(jié)晶生長(zhǎng)出鉛枝晶，這些枝晶與海綿狀鉛連接成整體骨架(見(jiàn)圖2)。這種Pb2+可以在鉛與活性炭表面同時(shí)充電還原結(jié)晶的過(guò)程稱之為“平行機(jī)理”(見(jiàn)圖3)。這一機(jī)理過(guò)程的發(fā)生帶來(lái)3個(gè)有利方面：

　　一，電充電時(shí)將一部分電流分散到活性炭表面，降低鉛充電電流密度，有利于PbSO4的還原;

　　二，活性炭表面的鉛枝晶與負(fù)鉛形成了整體骨架，可以增強(qiáng)活性炭與鉛之間的導(dǎo)電能力，更好地釋放活性炭的雙電層電容，提升板的大電流充放電性能;

　　三，活性炭參與到鉛骨架形成過(guò)程后，調(diào)整和改變了海綿鉛的整體結(jié)構(gòu)，形成了更有利于Pb2+、H+、HSO4-遷移的多孔結(jié)構(gòu)。

　　為了證明活性炭結(jié)構(gòu)特性對(duì)鉛炭電池性能的影響，有不少人士進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多方的試驗(yàn)我們得知：

　　1.相對(duì)于高比表面積的活性炭來(lái)說(shuō)，采用低比表面積活性炭時(shí)，電池的循環(huán)性能較好，失水量也較低;

　　2.活性炭中的介孔區(qū)為改善電池循環(huán)性能的主要活性場(chǎng)所，同時(shí)介孔區(qū)也是分解水的主要場(chǎng)所;

　　3.活性炭的微孔比表面積低，電池循環(huán)性能好，失水量低，而微孔比表面積高的電池失水嚴(yán)重，循環(huán)性能差;

　　4.對(duì)于低比表面積的活性炭而言，粒徑尺寸分布與電池的循環(huán)性能、失水量沒(méi)有對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，而對(duì)于高比表面積的活性炭而言，則有較佳區(qū)間。