腐植酸分子设计及电化学行为研究

【摘要】：铅酸蓄电池应用发展至今已经经历了150多年的历史，但是它的一些独特的优点和特性使其长久以来在蓄电池行业都无法被替代。近几年来，随着电动汽车的发展与应用，铅酸蓄电池的研究又迎来了一个新的高潮，就目前形势来看研究铅酸电池是非常有现实意义的。虽然铅酸电池的技术已经比较成熟，但普遍存在活性物质利用率比较低的问题，特别是负极活性物质的利用率很不理想，负极的性能决定着整个电池的性能。在本课题中，我们通过改性原有负极有机添加剂腐植酸来提高负极性能。采用循环伏安法研究新型合成有机添加剂腐植酸在充放电过程中的电化学行为，观察不同分子结构的腐植酸对电极反应过程的影响。探索腐植酸分子结构、活性基团对电极结构形态的影响，为筛选新型有机添加剂提供理论依据。 研究内容主要有三方面： 1、对不同来源地的腐植酸进行提纯分离并测定其含量、官能团等，选择符合铅酸蓄电池用腐植酸样品。 2、对原有的腐植酸进行化学改性，测定改性前后样品羧基含量及分子量并制备成小型电池，测定其电化学性能。 3、依据腐植酸在有机溶剂中不同的溶解度进行分级，并测定各种级分的电化学性能。 实验结果表明： 有机添加剂腐植酸的电化学性能与腐植酸的分子量和羧基含量密切相关。 腐植酸羧基含量与电池电化学性能呈正相关性。随着腐植酸羧基含量增大，电池充电接受能力和放电容量增大，电池的电化学性能改善。 腐植酸分子量的大小与电池电化学性能呈正相关性。腐植酸分子量增大，电池充电接受能力和放电容量增大，电池的电化学性能明显提高。