[發明專利]基于新型材料PPTC的極板陽極電化學性能的測試方法

在審

• 申請號: 202010638841.0
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111948120A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 高士元;蔡偉波;高芳開
• 申請（專利權）人: 肇慶理士電源技術有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N27/26
• 代理公司: 廣州匯航專利代理事務所(普通合伙) 44537
• 代理人: 呂詩

本發明實施例公開了基于新型材料PPTC的極板陽極電化學性能的測試方法，包括如下步驟：預處理：將PPTC極板陽極樣品采用無水乙醇進行超聲清洗，然后在室溫中吹干即得待測的PPTC材料的極板陽極；提供電化學工作站：工作站采用三電極和電解液；將待測的極板陽極連接于電化學工作站；設置電化學工作站的參數；通過電化學性能的表征方法對電極進行電化學性能測試，其中，所述表征方法包括電化學交流阻抗譜分析(EIS)、陽極極化曲線分析(LSV)、過電位分析的塔菲爾曲線分析(Tafel)或平帶電位分析的莫特?肖特曲線分析(mott?schottky)中的一種或多種；評估電化學性能，該方法具有操作簡單、檢測速率快等特點。

技術領域

本發明實施例涉及鉛蓄電池技術領域，尤其涉及基于新型材料PPTC的極板陽極電化學性能的測試方法。

背景技術

能源是人類賴以生存和發展的基礎。由于近百年的工業革命，正被普遍大量使用的石油、天然氣等不可再生能源已面臨枯竭，促使各國能源結構展開多種形式的調整，尋找綠色、可再生的新型能源和能源轉換技術成為了當今國際關注的焦點。因此，大力開發新型能源、改進傳統化學電源是21世紀發展迫切需要攻克的重要課題。

鉛酸蓄電池是已有150多年歷史的成熟的化學電源，由于具有成本低廉、性能穩定、可回收再利用等優勢，所以至今仍然是除便攜式電源外使用最為廣泛的二次電源，在汽車啟動、UPS電源、電信等領域仍占據主導地位。但是，鉛酸蓄電池也存在著質量比能量不夠高、循環壽命不夠長等問題，同時還有正極板柵腐蝕伸長和活性物質軟化產生的導電性不良、失水、酸分層和負極硫酸鹽化等失效模式。因此，目前對于鉛酸電池性能提升的改進研究仍在持續不斷地進行。

鉛酸蓄電池的板柵作為極板的導電載體、活性物質的支撐部件，其合金材料的耐腐蝕性能對電池的循環壽命起到至關重要的作用。板柵腐蝕失效的直接后果，是電池內阻過大或斷流，難以進行或徹底不能導電，導致即使活性物質未失效電池也不能正常充放電使用的現象出現。目前的鉛合金板柵，由于生產制造工藝的需要和放電性能的需要，以及人們對鉛合金性能研究的認識水平的提高，在Pb中添加了不同含量的其他金屬成份，從而造成了耐腐蝕性能的差異。

目前，鉛酸蓄電池的正板柵合金中應用最多的是Pb-Ca-Sn合金。Pb-Ca-Sn 合金板柵的Ca含量必須嚴格精確控制，過量的Ca會導致板柵的快速生長，而 Ca含量太低又會降低板柵的力學性能。鈣含量高的合金中，由于形成的Pb3Ca 顆粒較大而且有非均相結構存在，使得含鈣量高的鉛鈣合金的腐蝕速度加快。鉛鈣合金與純鉛一樣，同樣容易形成PbSO4、PbO及堿式PbSO4鈍化層，使鉛鈣合金也存在著電池循環性能不夠理想、不適合做深放電的缺陷。這種循環容量與板柵活性物質界面性質的聯系被稱為早期容量損失(PCL)。

這是一個重要的研究方向，伴隨著鉛酸蓄電池工業的發展，人們陸續引入了多種經典或現代的金屬材料的來改善或替代傳統的正極板柵材料Pb-Ca-Sn合金。PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient)，即高分子聚合物正系數溫度材料，PPTC核心由高分子材料和導電顆粒制成，是美商Raychem(現已經并入Tyco Electronics)在1981年發明，主要應用在電池、計算機、電機、通訊行業的過電流保護上。

電池性能的提升很大程度上依賴于正負電極的性能提升與發展，為滿足電池的發展要求，電池材料市場上不斷進行著正負電極材料的改性與性能升級，這就迫切需要一種能夠快速準確測試正負極材料的方法，然而，對于正負極材料的檢測方法，目前使用最多的為扣式電池與組裝成完整的全電池進行檢測，扣式電池的準確性不高，而組裝成完整的全電池不僅時間周期長，而且制作繁瑣且操作方法復雜，還有一個缺陷就是目前的檢測方法不能全面快速地比較 PPTC材料的極板陽極與傳統極板陽極的電化學性能。

發明內容