析氢抑制剂对Pb-C电池负极电化学性能的影响

Pb-C电池在高倍率部分荷电状态（HRPSoC）具有良好的循环性能而被作为动力电池应用于混合动力电动车中。电化学活性炭（EAC）的引入可以提高负极HRPSoC循环寿命,但是也会加剧充电过程中的析氢现象。为了减少氢气的析出,提高负极的循环寿命,实验在优化了EAC添加比例的基础上,进行了负极添加剂的研究并探讨了氧化铟的作用机理。 首先考察了添加剂对活性炭电极上析氢速率的影响。掺入不同比例的In2O3、Ga2O3、Bi2O3加入到活性炭中,然后进行线性扫描测试。结果表明不同比例的三种添加剂加入后都有抑制析氢的作用,其中In2O3、Ga2O3和Bi2O3的最优添加比例分别为4%、2%和8%。循环伏安以及线性扫描测试的结果表明In2O3在负极工作过程中并不是完全以In2（SO4）3的形式存在并起作用。研究不同比例EAC对负极高、低倍率循环性能的影响,低倍率部分荷电状态下EAC最优添加比例为2%,高倍率部分荷电状态下EAC添加比例为0.5%比较适合。在优化了EAC添加比例的基础上实验进行了添加剂的研究,发现仅有0.04% In2O3、0.1% In2O3、0.04% Bi2O3、0.2% Bi2O3对负极LRPSoC性能有改善作用,但效果并不明显。 研究不同添加剂对0.5%EAC负极HRPSoC性能影响。不含添加剂的0.5%EAC负极循环寿命为2564次。随着In2O3、Ga2O3、Bi2O3添加比例增加,负极循环寿命都会出现先升高后降低的趋势。In2O3的添加比例为0.01%时负极循环寿命最高,达到12966次,较未添加的负极寿命提高了近6倍;添加0.01%Ga2O3后负极循环寿命出现最高值,其寿命比不含添加剂的负极提高了5601次;添加0.02%Bi2O3负极循环寿命较同种类其他比例更高,达到6864次。从结果中还可以看出0.04% In2O3、0.005% Ga2O3、0.04% Ga2O3、0.04% Bi2O3会降低负极的循环寿命,说明添加剂比例的选择对负极循环寿命至关重要。通过SEM、XRD、EDS等方法对含有In2O3负极进行表征分析,结合CV、EIS、ICP测试结果,推断出In2O3的作用机理为:In2O3加入后,大部分会以In2O3和In2（SO4）3的形式存在于在负极铅膏中,并利用其本身抑制析氢的特性起作用。但过量的In2O3会使负极活性物质发生聚集现象,活性表面积降低,导电性和结晶度变差,最终导致负极循环寿命下降。