Структурные и электрохимические характеристики пористых свинцовых электродов с добавкой наноструктурированного углерода

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Изучено влияние углеродных материалов двух типов – многостенных углеродных нанотрубок («Арт-нано» марки НСУ «С» (ТУ БУ 690654933.001.-2011)) и многослойного графена («Арт-нано ГТ» (ТУ БУ 691460594.004–2017) – и их модификаций путем обработки озоном и диметилформамидом (производитель ООО «Перспективные исследования и технологии, Республика Беларусь) на структурные характеристики, ёмкость и коэффициент использования активной массы отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора. Получено, что наиболее высокие коэффициенты использования активной массы наблюдаются при использовании углеродных материалов «Арт-нано» марки НСУ «С» и «Арт-нано ГТ», обработанных диметилформамидом. Введение углеродных добавок оказывает влияние на пористую структуру электродов: повышается доля мелких пор, общая пористость и удельная поверхность электродов.

Авторы:

Данилова Вероника Олеговна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, danilowa.veronicka@yandex.ru

Бурашникова Марина Михайловна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, burashnikova_mm@mail.ru

Храмкова Татьяна Сергеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, tanaden@gmail.com

Гриценко Станислав Дмитриевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, stas-gricenko@mail.ru

Самсонова Ксения Александровна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, kseniasamsonova18935@gmail.com

Жданок Сергей Александрович, ООО «Перспективные исследования и технологии», 223058, Республика Беларусь, Минская область, Минский район, д. Лесковка, Совхозная, 1, ceo@art-pte.com

Казаринов Иван Алексеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, KazarinovIA@mail.ru

Ключевые слова:

свинцово-кислотный аккумулятор, отрицательная активная масса, углеродная добавка, разрядная ёмкость, пористая структура

Литература

1. Moseley P. T., Nelson R. F., Hollenkamp A. F. The role of carbon in valve-regulated lead–acid battery technology Review Article // J. Power Sources. 2006. Vol. 157, iss. 1. P. 3–10. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.02.031

2. Nakamura K., Shiomi M., Takahashi K., Tsubota M. Failure modes of valve-regulated lead / acid batteries // J. Power Sources. 1996. Vol. 59, iss. 1–2. P. 153–157 DOI: https://doi.org/10.1016/0378-7753(95)02317-8

3. Hollekamp A. F., Baldsing W. G. A., Lau S., Lim O. V., Hewnham R. H., Rand D. A. J. et al. ALABC project NI.2, final report 2002. Advanced Lead-Acid Battery Consortium, Research Triangle Park, NC, USA, 2002.

4. Shiomi M., Funato T., Nakamura K., Takahashi K., Tsubota M. Effects of carbon in negative plates on cycle-life performance of valve-regulated lead-acid batteries // J. Power Sources. 1997. Vol. 64, iss. 1–2. P. 147–152. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-7753(96)02515-3

5. Moseley P. T. Consequences of including carbon in the negative plates of Valve-regulated Lead–Acid batteries exposed to high-rate partial-state-of-charge operation // J. Power Sources. 2009. Vol. 191, iss. 1. P. 134–138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.08.084

6. Lam L. T., Phyland C. G., Rand D. A. J., Vella D. G., Vu L. H. ALABC project N3.1, final report 2002. Advanced Lead-Acid Battery Consortium, Research Triangle Park, NC, USA, 2002.

7. Fernández M., Valenciano J., Trinidad F., Muñoz N. The use of activated carbon and graphite for the development of lead-acid batteries for hybrid vehicle applications // J. Power Sources. 2010. Vol. 195, iss. 14. P. 4458–4469. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.12.131

8. Boden D. P., Loosemore D. V., Spence M. A., Wojcinski T. D. Optimization studies of carbon additives to negative active material for the purpose of extending the life of VRLA batteries in high-rate partial-state-of-charge operation // J. Power Sources. 2010. Vol. 195, iss. 14. P. 4470–4493. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.12.069

9. Moseley P. T., Rand D. A. J., Davidson A., Monahov B. Understanding the functions of carbon in the negative active-mass of the lead–acid battery : A review of progress // J. Energy Storage. 2018. Vol. 19. P. 272–290. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2018.08.003

10. Pavlov D., Nikolov P. Capacitive carbon and electrochemical lead electrode systems at the negative plates of lead acid batteries and elementary processes on cycling // J. Power Sources. 2013. Vol. 242. P. 380–399. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.05.065

11. Данилова В. О., Бурашникова М. М., Гриценко С. Д., Самсонов М. А., Казаринов И. А. Влияние добавок углерода с различной структурой к активной массе отрицательной электрода свинцово-кислотного акумулятора на его разрядные характеристики // Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16, № 1. С. 10–16. DOI: http://dx.doi.org/10.18500/1608-4039-2016-1-10-16

12. Вольфкович Ю. М., Багоцкий В. С., Сосенкин В. Е., Школьников Е. И. Методы эталонной порометрии и возможные области их применения в электрохимии // Электрохимия. 1980. Т. 16, вып. 8. С. 1620–1653.

Журнал:

2019. Т. 19, № 2,

Рубрика:

Кислотные аккумуляторы

DOI:

https://doi.org/ https://doi.org/10.18500/1608-4039-2019-19-2-105-115

Текст в формате PDF:

скачать

(downloads: 374)