基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法技术

本发明专利技术实施例公开了基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，包括如下步骤：预处理：将PPTC极板阳极样品采用无水乙醇进行超声清洗，然后在室温中吹干即得待测的PPTC材料的极板阳极；提供电化学工作站：工作站采用三电极和电解液；将待测的极板阳极连接于电化学工作站；设置电化学工作站的参数；通过电化学性能的表征方法对电极进行电化学性能测试，其中，所述表征方法包括电化学交流阻抗谱分析(EIS)、阳极极化曲线分析(LSV)、过电位分析的塔菲尔曲线分析(Tafel)或平带电位分析的莫特‑肖特曲线分析(mott‑schottky)中的一种或多种；评估电化学性能，该方法具有操作简单、检测速率快等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法
本专利技术实施例涉及铅蓄电池
，尤其涉及基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法。
技术介绍
能源是人类赖以生存和发展的基础。由于近百年的工业革命，正被普遍大量使用的石油、天然气等不可再生能源已面临枯竭，促使各国能源结构展开多种形式的调整，寻找绿色、可再生的新型能源和能源转换技术成为了当今国际关注的焦点。因此，大力开发新型能源、改进传统化学电源是21世纪发展迫切需要攻克的重要课题。铅酸蓄电池是已有150多年历史的成熟的化学电源，由于具有成本低廉、性能稳定、可回收再利用等优势，所以至今仍然是除便携式电源外使用最为广泛的二次电源，在汽车启动、UPS电源、电信等领域仍占据主导地位。但是，铅酸蓄电池也存在着质量比能量不够高、循环寿命不够长等问题，同时还有正极板栅腐蚀伸长和活性物质软化产生的导电性不良、失水、酸分层和负极硫酸盐化等失效模式。因此，目前对于铅酸电池性能提升的改进研究仍在持续不断地进行。铅酸蓄电池的板栅作为极板的导电载体、活性物质的支撑部件，其合金材料的耐腐蚀性能对电池的循环寿命起到至关重要的作用。板栅腐蚀失效的直接后果，是电池内阻过大或断流，难以进行或彻底不能导电，导致即使活性物质未失效电池也不能正常充放电使用的现象出现。目前的铅合金板栅，由于生产制造工艺的需要和放电性能的需要，以及人们对铅合金性能研究的认识水平的提高，在Pb中添加了不同含量的其他金属成份，从而造成了耐腐蚀性能的差异。目前，铅酸蓄电池的正板栅合金中应用最多的是Pb-Ca-Sn合金。Pb-Ca-Sn合金板栅的Ca含量必须严格精确控制，过量的Ca会导致板栅的快速生长，而Ca含量太低又会降低板栅的力学性能。钙含量高的合金中，由于形成的Pb3Ca颗粒较大而且有非均相结构存在，使得含钙量高的铅钙合金的腐蚀速度加快。铅钙合金与纯铅一样，同样容易形成PbSO4、PbO及碱式PbSO4钝化层，使铅钙合金也存在着电池循环性能不够理想、不适合做深放电的缺陷。这种循环容量与板栅活性物质界面性质的联系被称为早期容量损失(PCL)。这是一个重要的研究方向，伴随着铅酸蓄电池工业的发展，人们陆续引入了多种经典或现代的金属材料的来改善或替代传统的正极板栅材料Pb-Ca-Sn合金。PPTC(PolymericPositiveTemperatureCoefficient)，即高分子聚合物正系数温度材料，PPTC核心由高分子材料和导电颗粒制成，是美商Raychem(现已经并入TycoElectronics)在1981年专利技术，主要应用在电池、计算机、电机、通讯行业的过电流保护上。电池性能的提升很大程度上依赖于正负电极的性能提升与发展，为满足电池的发展要求，电池材料市场上不断进行着正负电极材料的改性与性能升级，这就迫切需要一种能够快速准确测试正负极材料的方法，然而，对于正负极材料的检测方法，目前使用最多的为扣式电池与组装成完整的全电池进行检测，扣式电池的准确性不高，而组装成完整的全电池不仅时间周期长，而且制作繁琐且操作方法复杂，还有一个缺陷就是目前的检测方法不能全面快速地比较PPTC材料的极板阳极与传统极板阳极的电化学性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，通过使用失重法对铅酸蓄电池用传统正极极板阳极材料Pb-Ca-Sn合金和新型半导体材料PPTC的耐腐蚀性能进行研究，较全面地对比了两种正极极板阳极材料的耐腐蚀性能，操作简单，检测速率快。本专利技术实施例提供了基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，包括如下步骤：(1)预处理：将PPTC极板阳极样品采用无水乙醇进行超声清洗，除去表面的杂质和油脂，然后在室温中吹干即得待测的PPTC材料的极板阳极；(2)提供电化学工作站：所述工作站采用三电极和电解液，所述三电极分别为第一电极、第二电极和第三电极；(3)将步骤(1)中得到的待测的极板阳极连接于电化学工作站；(4)设置电化学工作站的参数；(5)通过电化学性能的表征方法对电极进行电化学性能测试，其中，所述表征方法包括电化学交流阻抗谱分析(EIS)、阳极极化曲线分析(LSV)、过电位分析的塔菲尔曲线分析(Tafel)或平带电位分析的莫特-肖特曲线分析(mott-schottky)中的一种或多种；(6)评估电化学性能：对步骤(5)所得的测试结果进行分析，进而评定所述测试的充放电性能。由此，本专利技术上述实施例的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，通过采用各种表征方法评估电极的电化学性能，提高了电化学检测速率。另外，根据本专利技术上述实施例的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中所述PPTC极板阳极样品厚度为1mm～10mm，极板阳极尺寸为39mm×69mm。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中所述第一电极用于连接步骤(1)中得到的极板阳极，所述第二电极为对电极，所述第三电极为饱和甘汞电极(SCE)。在本专利技术的一些实施例中，进一步包括，所述对电极采用高纯铂片。在本专利技术的一些实施例中，进一步包括，步骤(2)中所述电解液为1.23g/cm3的H2SO4溶液。在本专利技术的一些实施例中，进一步包括，步骤(2)中采用的电压是相对于可逆氢电极(RHE)：E(RHE)＝E(SCE)+0.0591pH+0.244V。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中所述表征方法为电化学交流阻抗谱分析法(EIS)，其中，施加的电位为步骤(1)中所得的极板阳极的开路电位，所测频率范围是0.01Hz～104Hz，5mV的交流扰动电压幅度。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中所述表征方法为阳极极化曲线分析法(LSV)，其中，步骤(4)所述的设置设置电化学工作站的参数为：初始电位为1.4V，终止电位为2.3V，扫描速率是10mV·s-1，电流/电压灵敏度设置为1×10-2。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中所述表征方法为过电位分析的塔菲尔曲线分析(Tafel)，其中，步骤(4)中所述参数为：电位区间为开路电位±0.05V，扫描速率是0.1mV·s-1。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中所述表征方法为平带电位分析的莫特-肖特基曲线分析(mott-schottky)，其中，步骤(4)中所述参数为：电位区间为-0.50V～5.0V。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提出了利用前面实施例的所述基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法进行的应用，根据本专利技术的实施例，该应用包括：采用前面实施例所述的方法分析基于高分子半导体材料PPTC的阳极极板与传统Pb-Ca-Sn合金极板阳极材料的电化学性能。本专利技术实施例提供的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，通过采用电化学交流阻抗谱分析(EIS)、阳极极化曲线分析(LSV)、过电位分析的塔菲尔曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)预处理：将PPTC极板阳极样品采用无水乙醇进行超声清洗，除去表面的杂质和油脂，然后在室温中吹干即得待测的PPTC材料的极板阳极；/n(2)提供电化学工作站：所述工作站采用三电极和电解液，所述三电极分别为第一电极、第二电极和第三电极；/n(3)将步骤(1)中得到的待测的极板阳极连接于电化学工作站；/n(4)设置电化学工作站的参数；/n(5)通过电化学性能的表征方法对电极进行电化学性能测试，其中，所述表征方法包括电化学交流阻抗谱分析(EIS)、阳极极化曲线分析(LSV)、过电位分析的塔菲尔曲线分析(Tafel)或平带电位分析的莫特-肖特曲线分析(mott-schottky)中的一种或多种；/n(6)评估电化学性能：对步骤(5)所得的测试结果进行分析，进而评定所述测试的充放电性能。/n

【技术特征摘要】
1.基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理：将PPTC极板阳极样品采用无水乙醇进行超声清洗，除去表面的杂质和油脂，然后在室温中吹干即得待测的PPTC材料的极板阳极；
(2)提供电化学工作站：所述工作站采用三电极和电解液，所述三电极分别为第一电极、第二电极和第三电极；
(3)将步骤(1)中得到的待测的极板阳极连接于电化学工作站；
(4)设置电化学工作站的参数；
(5)通过电化学性能的表征方法对电极进行电化学性能测试，其中，所述表征方法包括电化学交流阻抗谱分析(EIS)、阳极极化曲线分析(LSV)、过电位分析的塔菲尔曲线分析(Tafel)或平带电位分析的莫特-肖特曲线分析(mott-schottky)中的一种或多种；
(6)评估电化学性能：对步骤(5)所得的测试结果进行分析，进而评定所述测试的充放电性能。


2.根据权利要求1所述的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，其特征在于，步骤(2)中所述第一电极用于连接步骤(1)中得到的极板阳极，所述第二电极为对电极，所述第三电极为饱和甘汞电极(SCE)。


3.根据权利要求2所述的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，其特征在于，所述对电极采用高纯铂片。


4.根据权利要求1所述的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，其特征在于，步骤(2)中所述电解液为1.23g/cm3的H2SO4溶液。


5.根据权利要求1所述的基于新型材料PPTC的极板阳极电化学性能的测试方法，其特征在于，步骤(2)中采用的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高士元，蔡伟波，高芳开，
申请(专利权)人：肇庆理士电源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44