電解液添加劑苯基丙二酸對電池持續(xù)放電時間影響的研究*

關(guān) 鋒，高夏南，朱明昌，劉 蕾，高恩君

（沈陽化工大學(xué)配位化學(xué)研究室，沈陽市無機分子基材料化學(xué)（國際）重點實驗室，遼寧 沈陽 110142）

電解液添加劑苯基丙二酸對電池持續(xù)放電時間影響的研究*

關(guān) 鋒，高夏南，朱明昌，劉 蕾，高恩君

（沈陽化工大學(xué)配位化學(xué)研究室，沈陽市無機分子基材料化學(xué)（國際）重點實驗室，遼寧 沈陽 110142）

采用恒流放電和定電壓充電的電化學(xué)方法研究了苯基丙二酸添加劑對改善鉛酸電池放電持續(xù)時間的影響，初步探討了添加劑的可能作用機理。通過多組對比實驗結(jié)果的分析和研究后認為：適量苯基丙二酸用作電解液添加劑的加入可以提高電池的放電持續(xù)時間。

鉛酸電池；添加劑；苯基丙二酸；放電持續(xù)時間

到目前為止，鉛酸蓄電池在汽車及其它能源領(lǐng)域的應(yīng)用仍然十分廣泛。盡管它在性能和設(shè)計上得到了長足的進步，但鉛酸蓄電池仍然有一些問題須要解決，包括提高持續(xù)放電時間和電池容量、延長循環(huán)壽命等方面。

鉛酸電池中使用電解液添加劑是改善電池性能的主要途徑之一，可以有效提高蓄電池持續(xù)放電時間和電池容量[1-5]，延長電池循環(huán)壽命[6-10]。絡(luò)合型添加劑是一種常見的電解液添加劑。一方面，由于電解液中添加了金屬離子絡(luò)合物，體系中形成了金屬絡(luò)合物，從而可降低放電時負極活性表面上鉛離子（Pb2+）濃度，進而減少或防止致密硫酸鹽層的形成。如Honjo，Minoru認為0.5%氮川三醋酸二鈉的加入，可以防止電極和鉛質(zhì)的失活及硫酸鹽化，使電池具有較高的輸出電壓，較長的放電穩(wěn)定性和較好的自放電性能[11]。另一方面，由于絡(luò)合劑的加入，同時也降低了體系中其它離子的濃度。如往電解液中加入 0.12%的銅鐵靈[12]，它能夠與電解液中其它金屬離子形成絡(luò)合物，減少因其它微量金屬（如Fe、Sb）存在而引起的電池自放電的增加，從而延長電池的循環(huán)壽命。

本文擬采用恒流放電和定電壓充電的電化學(xué)方法對苯基丙二酸添加劑對鉛酸電池電化學(xué)性能的影響進行研究，以證明苯基丙二酸用作電解液添加劑可以提高電池持續(xù)放電時間。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

硫酸（分析純），苯基丙二酸（化學(xué)純），電解液密度計，蓄電池充放電檢測儀（SMCF），鉛酸蓄電池。

1.2 試驗方法和步驟

測試所用電解液的配制：用密度為1.840 g/cm3（25 ℃）的分析純硫酸和去離子水按一定比例配制成密度為1.20 g/cm3（25 ℃）的電解液，然后將一定量的電解液添加劑添加到配制的電解液中并經(jīng)嚴格過濾后，注入到鉛酸蓄電池中。

恒流放電測試條件：小電流放電（0.25 CA），放電終止電壓為10.5 V。

定電壓充電測試條件：定電壓14.7 V充電，充電時間8~15 h。

2 試驗與結(jié)果分析

在加入電解液添加劑之前做空白試驗，得到放電時間202.72 min。為了比較，實驗時，設(shè)置了電解液添加劑的添加量分別為5，10，15，20 g/L進行實驗，其它充放電條件相同，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 添加劑對放電持續(xù)時間的影響Table 1 The influence of additive on discharge period

從表1可以看出，分別選用添加量為5，10，15，20 g/L電解液在鉛酸蓄電池上進行試驗，結(jié)果表明放電持續(xù)時間都得到延長，表明添加量在5~15 g/L范圍內(nèi)是有效的。其中，當添加量在10 g/L時，作用效果最明顯。

在電解液體系中，苯基丙二酸離解為苯基丙二酸根負離子，由于分子內(nèi)存在相互作用，結(jié)果使酸根負離子上的負電荷比較分散而穩(wěn)定。苯基丙二酸作為電解液的添加劑使用，提供形成能力，調(diào)節(jié)pH值和電導(dǎo)率。

3 結(jié) 論

本文通過恒流放電和定電壓充電的電化學(xué)方法對苯基丙二酸添加到電解液中的作用進行了初步的研究，得到最佳添加量，即10 g/L。在這一條件下，苯基丙二酸作為電解液添加劑有利于電池的放電持續(xù)時間的提高。由于鉛蓄電池是個復(fù)雜的電化學(xué)體系，添加劑苯基丙二酸改善放電性能的作用機理尚需進一步研究。

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The Effect of Phenylmalonic Acid Additive on Discharge Period of Lead-acid Battery

GUAN Feng，GAO Xia-nan，ZHU Ming-chang，LIU Lei，GAO En-jun
(Laboratory of Coordination Chemistry, Shenyang City (International) Key Laboratory of inorganic molecule-based materials chemistry, Shenyang University of Chemical Technology, Liaoning Shenyang 110142, China)

Effect of phenylmalonic acid additive on discharge period of lead-acid battery was studied by galvanostatic discharge and constant voltage charge, and possible action mechanisms of the additive were discussed.The results indicate that the proper quantities of phenylmalonic acid additive can increase discharge period of the lead-acid battery.

Lead-acid battery; Additive; Phenylmalonic acid; Discharge period

O 646

A

1671-0460（2011）01-0021-02

沈陽市科技基金，項目號：1091183-1-00; 沈陽市科技基金，項目號：F10-215-1-00

2010-09-29

關(guān) 鋒（1985-），男，碩士在讀，遼寧沈陽人，2004年畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，研究方向：從事配位化合物合成研究工作。E-mail：guanfeng850109@sina.com，電話：13898143350。

高恩君（1962-），男，二級教授，博士，遼寧沈陽人，研究方向：從事配位化學(xué)研究工作。E-mail：ejgao@yahoo.com.cn，電話：024-89385016。