Влияние добавок углеродных нанотрубок и графена в активную массу отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора на его электрохимические характеристики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследованы электрохимические характеристики отрицательных электродов свинцово-кислотного аккумулятора с добавками углеродных нанотрубок и графена. Показано, что наиболее высокие значения емкостных характеристик электродов были получены при введении в отрицательную активную массу добавки углеродных нанотрубок. Методом импедансной спектроскопии исследованы процессы, происходящие на отрицательном электроде. Путем моделирования получена эквивалентная электрическая схема, адекватно аппроксимирующая полученные частотные зависимости. Рассчитаны элементы предложенной эквивалентной схемы. Установлено, что введение углеродных добавок увеличивает сопротивление R3, связанное с пористой структурой электродов.

Об авторах

Марина Михайловна Бурашникова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-2324-5273
Scopus Author ID: 8865539100
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Егор Викторович Паньшин

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0009-0003-2912-6205
410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Peters K. Negative plates in valve-regulated lead–acid batteries. In: Rand D. A. J., Moseley P. T., Garche J., Parker C. D., eds. Valve-Regulated Lead–Acid Batteries, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2004, pp. 135–162. https://doi.org/10.1016/B978-044450746-4/50007-6
  2. Nakamura K., Shiomi M., Takahashi K., Tsubota M. Failure modes of valve-regulated lead–acid batteries. J. Power Sources, 1996, vol. 59, pp. 153–157. https://doi.org/10.1016/0378-7753(95)02317-8
  3. 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, pp. 147–152. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(96)02515-3
  4. Kogure K., Tozuka M., Shibahara T., Minoura S., Saka M. Development of lead–acid batteries for idling stop–start system (ISS) use. Proc. 9th International Conference on Lead–Acid Batteries, LABAT’2014. Albena, Bulgaria, 2014, article no. 36.
  5. Moseley P. T., Rand D. A. J., Peters K. Enhancing the performance of lead–acid. batteries with carbon – in pursuit of an understanding. J. Power Sources, 2015, vol. 295, pp. 268–274. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.07.009
  6. Settelein J., Oehm J., Bozkaya B., Leicht H., Wiener M., Reichenauer G., Sextla G. The external surface-area of carbon additives as key to enhance the dynamic charge-acceptance of lead–carbon electrodes. J. Energy Storage, 2018, vol. 15, pp. 196–204. https://doi.org/10.1016/j.est.2017.11.016
  7. Moseley P. T. Consequences of including carbon in the negative plates of valveregulated lead–acid batteries exposed to high-rate partial-state-of-charge operation. J. Power Sources, 2009, vol. 191, pp. 134–138. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.08.084
  8. Karden E., Buller S., Doncker R. W. De Frequency domain approach to dynamical modeling of electrochemical power sources. Electrochim. Acta, 2002, vol. 47, pp. 2347–2356. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00091-9
  9. Srinivasan V., Wang G. Q., Wang C. Y. Mathematical modelling of current-interrupt and pulse operation of VRLA cells. J. Electrochem. Soc., 2003, vol. 150, pp. A316–A325.
  10. Pavlov D., Rogachev T., Nikolov P., Petkova G. Mechanism of action of electrochemically active carbons on the processes that take place at the negative plates of lead–acid batteries. J. Power Sources, 2009, vol. 191, pp. 58–75. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.11.056
  11. 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, pp. 380–399. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.05.065
  12. Bača P., Micka K. Křivík P., Tonar K., Tošer P. Study of the influence of carbon on negative lead–acid battery electrodes. J. Power Sources, 2011, vol. 196, pp. 3988–3992. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.11.046
  13. Micka K., Calábek M., Bača P., Křivík P., Lábus R., Bilko R. Studies of doped negative valve-regulated lead–acid battery electrodes. J. Power Sources, 2009, vol. 191, pp. 154–158. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.01.014
  14. Křivík P., Micka K., Bača P., Tonar K., Tošer P. Effect of additives on the performance of negative lead–acid battery electrodes during formation and partial-stateof-charge operation. J. Power Sources, 2012, vol. 209, pp. 15–19. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.11.058
  15. Xiang J., Ding P., Zhang H., Wu X., Chen J., Yan Y. Beneficial effects of activated carbon additives on the performance of negative lead–acid battery electrode for high-rate partial-state-of-charge operation. J. Power Sources, 2013, vol. 241, pp. 150–158. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.04.106
  16. Tong P., Zhao R., Zhang R., Yi F., Shi G., Li A., Chen H. Characterization of lead(II)-containing activated carbon and its excellent performance of extending lead–acid battery cycle-life for high-rate partial-state-of-charge operation. J. Power Sources, 2015, vol. 286, pp. 91–102. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.03.150
  17. Baker S. V., Moseley P. T., Turner A. D. The role of additives in the positive active mass of the lead–acid cell. J. Power Sources, 1989, vol. 27, pp. 127–143. https://doi.org/10.1016/0378-7753(89)80127-2
  18. Hollenkamp A. F. Carbon additives. In: Garche J., Dyer C., Moseley P. T., Ogumi Z., Rand D. A. J., Scrosati B., eds. Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2009, vol. 4, pp. 638–647. https://doi.org/10.1016/B978-044452745-5.00152-0
  19. Furukawa J., Smith K., Lam L. T., Rand D. A. J. Towards sustainable road transport with the UltraBatteryTM. In: Garche J., Karden E., Moseley P. T., Rand D. A. J., eds. Lead–Acid Batteries for Future Automobiles. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2017, pp. 349–391. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63700-0.00012-X
  20. Borger A., Ebner E., Calles S., Budde-Meiwes H., Schulte D., Kowal J., Sauer D. U. Impedance spectra of enhanced flooded batteries for micro-hybrid applications. J. Energy Storage, 2017, vol. 13, pp. 457–462. https://doi.org/10.1016/j.est.2017.07.007

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».