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松下蓄電池介紹活性炭的負極活物質(zhì)的結(jié)構(gòu)
來源：王澤龍 182 1045 0914時間：2016-10-25 11:39:54
在HRPSoC工況下進行循環(huán)試驗，在第三循環(huán)組后的加有TDA活性炭的負極活物質(zhì)的結(jié)構(gòu)(SEM圖像略)。松下蓄電池在第三循環(huán)組完成后，將試驗電池充電之后再開路，然后從電池中取出負極，洗滌，在氮氣氛中干燥。在負極表面取下活物質(zhì)進行掃描電鏡照相，觀察表面與內(nèi)層結(jié)構(gòu)。
從SEM圖像認識到，在兩個負極活物質(zhì)區(qū)的鉛粒大小在循環(huán)過程中發(fā)生變化。負極活物質(zhì)表層鉛粒大小比內(nèi)層要小得多。從不同放電深度下的負極活物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點可以看出：當(dāng)放電深度(DOD)變化時，在負極活物質(zhì)表層有大量的粒子互相速結(jié)而形成中間有孑L的聚集體。對含有2．o％(質(zhì)量分數(shù))TDA的負極活物質(zhì)樣品，取極板表面與內(nèi)部的樣本，發(fā)現(xiàn)有相反的結(jié)果，即負極活物質(zhì)表面鉛粒子要比內(nèi)部小，以5．o％DOD循環(huán)時，負極活物質(zhì)表層有一個由大量鉛離子速成的巨大聚集體，聚集體之間有大孔。通過對比SEM圖認識到，在加有0．5％(質(zhì)量分數(shù))TDA的負極活物質(zhì)中，形成了大量的聚集體，而TDA的添加改變了負極活物質(zhì)的宏觀結(jié)構(gòu)，加速了聚集體的形成。
在HRPSoC工況下進行循環(huán)試驗，在第三循環(huán)組后加有TDA活性炭的負極活物質(zhì)的相組成。
對不同試驗電池作了X射線衍射分析，添加0．5％(質(zhì)量分數(shù))TDA的負極活物質(zhì)，在0．5％、3．0％及5．0％DOD循環(huán)后，其XRD譜線都非常相似。由于樣品電池的極板發(fā)生部分硫酸鹽化，使循環(huán)過程不可逆。由于硫酸鹽化的影響，當(dāng)循環(huán)以3．0％DOD進行，隨后用0．5％DOD，發(fā)現(xiàn)以0．5％放電深度(DOD)循環(huán)時，在HRPSoC工況下循環(huán)，在第三循環(huán)組內(nèi)循環(huán)性能最好(總循環(huán)數(shù)400000次)。表明在負極活物質(zhì)上有PbSO‘存在，也表明有PbS04的形成與還原過程，但反應(yīng)速率極低。這就可以解釋這一電池為何能進行如此多的循環(huán)次數(shù)，也能準確揭示電池在部分荷電狀態(tài)下的循環(huán)試驗得到的PbS04晶體有重結(jié)晶作用。實際上三個負極活物質(zhì)樣品含有不同量的PbS04，松下蓄電池在隨后的循環(huán)試驗中又表明，PbSO‘相的形成與還原，即PbS04相的重結(jié)晶，都會在循環(huán)過程中發(fā)生。在循環(huán)過程中形成的部分PbSO+，在當(dāng)極板發(fā)生陰極極化和其他反應(yīng)時會減少，不過減少得不多，殘留了部分PbSO+不能被還原。正由于PbSO‘的重結(jié)晶作用，殘留的PbSO+晶體長大并形成一個在負極活物質(zhì)中由PbS04晶體組成的分隔相，甚至循環(huán)后的電池在隨后的再充過程中仍然有很多大顆粒的Pb—SO+不能被還原。