用于超级电池的碳基超级电容电极研究

本课题中，采用化学沉积法在多孔碳材料，如活性炭的表面上沉积以Pb为代表的高析氢过电位元素的氧化物或其盐类，制备用于超级铅酸电池的碳基超级电容复合电极材料。利用Pb-Bi铅酸电池板栅作为集流体制备电极。研究结果表明，修饰后的碳基复合电极材料的氢气析出电势约为-1.35V，接近铅酸电池负极的约-1.40V。不同电势下的氢气析出速率明显低于活性炭电极，接近铅酸负极。采用修饰后活性炭材料制备的超级电池，在高倍率部分充电态（HRPSoC）条件下，循环寿命比铅酸电池有了明显提高。主要的结论如下：采用PbSO4等盐类对活性炭材料进行修饰，活化后可以制得析氢过电势提高的复合材料；采用PbSO4修饰制备复合材料，充电时析氢电势达到-1.31V，放电起始工作电势为-0.96V，接近铅负极的-0.99V。其工作电势范围已经与铅酸负极匹配；在充分充电的情况下，复合材料的氢气析出速率明显降低到接近铅酸负极的水平；铅负极中少量添加多孔碳材料可以明显提高铅酸电池寿命；添加了1.0%经Pb、Ca联合修饰活性炭的超级电池的循环寿命达到了约16000次；XRD和SEM测试结果表明，该性活性炭的添加，可以抑制铅负极在充放电循环时生成的硫酸铅结晶颗粒变大的速度，进而改善电池在高倍率条件下的使用寿命。 2100433B

采用微孔内及表面原位沉积或机械化学混合方式，将Pb的氧化物、硫酸盐、及与其结构类似的Ca、Ba、Sr等，和/或高析氢过电势金属元素，如Zn、Sn、Cd等的氧化物、硫酸盐或其它盐类，对多孔碳材料进行修饰。目的是研究修饰对多孔碳材料作为超级电容电极的工作电势范围和过充电时的氢气析出速率的影响规律。使多孔碳材料电极在硫酸电解液中的工作电势范围与铅酸电池的负极类似，且过充电时的氢气析出速率与铅酸负极相当。在此基础上制备非对称型超级电容，并与阀控铅酸电池（VRLA）集成在同一单体中，制备混合动力车用超级电池。该超级电池中不需要以往超级电容与电池混合共用时所用的额外电子控制装置。

《镍钻基超级电容器电极材料》是中原工学院材料学、材料物理与化学、材料加工工程、高分子材料与工程专业硕士课程配套用书之一。目前在国内还没有一本完整的关于镍钻基超级电容器电极材料制备工艺、储能原理及分析等方面的书籍。《镍钴基超级电容器电极材料》全面系统地介绍了作者利用泡沫镍自身三维网状多孔结构、优异的机械强度、良好的导电性和柔韧性，借助先进的微纳米制备技术，如原位生长、离子置换、异质结构筑等，构筑具有独特电化学特性的镍钻基超级电容器电极材料的详细工艺及电化学测试结果，专业实战性强，实用价值高。《镍钴基超级电容器电极材料》图文并茂、通俗易懂、操作性强。

《镍钴基超级电容器电极材料》可作为高等院校本专科生及研究生专业教材及科技读本，也可供储能行业及功能微纳米材料研发领域的科研技术人员参考资料。