Nghiên cứu khảo sát thành phần vật liệu và tính toán định hướng chế tạo điện cực dương dạng ống của ắc quy chì-axit dung lượng cao
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.IMBE.2025.200-206Từ khóa:
Ắc quy chì-axit; Điện cực ống; PAM.Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung vào điện cực dương dạng ống trong ắc quy chì–axit dung lượng cao, kết hợp giữa phân tích đặc trưng thực nghiệm và tính toán thiết kế lý thuyết. Các kỹ thuật phân tích tiên tiến, bao gồm nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét kết hợp phổ tán sắc năng lượng tia X (SEM–EDS) và quang phổ hồng ngoại (IR), được sử dụng để xác định thành phần pha, thành phần nguyên tố và các phụ gia hữu cơ. Kết quả cho thấy chất hoạt động cực dương chủ yếu gồm PbO₂ dạng tetragonal với một lượng nhỏ PbSO₄ dạng orthorhombic, cùng với các phụ gia dẫn điện có nguồn gốc cacbon và polyme. Phần vỏ ống được xác định là vật liệu composite nền polyester chứa các nhóm chức este, rượu và anhydrit, cùng với liên kết Si–O–Si có nguồn gốc từ silica. Phân tích SEM cho thấy cấu trúc vi mô hạt mịn, độ xốp cao, phù hợp cho công nghệ nhồi bột khô vào ống. Tính toán thiết kế đã xác định các thông số cấu trúc và khối lượng chủ chốt của chất hoạt động điện cực dương (PAM), từ đó tối ưu hóa cấu hình điện cực với dung lượng lý thuyết đạt 17.189 Ah. Các kết quả này cung cấp cơ sở khoa học vật liệu vững chắc cho việc nội địa hóa sản xuất ắc quy chì–axit dạng ống hiệu suất cao.
Tài liệu tham khảo
[1]. Li, M., Zhao, Y., & Chen, D., “Advanced Characterization of Tubular Lead–Acid Battery Electrodes for Material Reconstruction and Performance Benchmarking”, Journal of Energy Storage, Vol. 76, 109325, (2024).
[2]. Nguyen, H. T. et al., “Computational Modeling for Optimization of Lead–Acid Battery Electrodes: Toward Domestic Manufacturing Strategies”, Electrochimica Acta, Vol. 445, 141030, (2023).
[3]. Nazghelichi, T., Torabi, F., & Esfahanian, V., “Non-dimensional analysis of electrochemical governing equations of lead–acid batteries”, (2017).
[4]. Sunu, W. G., “Mathematical Model for Design of Battery Electrodes: Lead-Acid Cell Modelling”, in Electrochemical Cell Design, (1984).
[5]. Sulzer, V., Chapman, S. J., Please, C. P., Howey, D. A., & Monroe, C. W., “Faster Lead-Acid Battery Simulations from Porous-Electrode Theory: II. Asymptotic Analysis”, (2019).
[6]. Habashi, F., “Alloys: Preparation, Properties, Applications”, 1st Ed, Wiley-VCH, New York, (1998).
[7]. Clark, M. S., “Lead-antimony, lead-calcium, lead-selenium, VRLA, Ni-Cd”, paper presented at the International Stationary Battery Conference, Gaylord Palms Resort and Convention Centre, Orlando, Florida, USA, 26–29, (2009).
[8]. Liu, J., Li, X., Barbero, E., & Dong, C., “Effect of Sn concentration on the corrosion resistance of Pb–Sn alloys in H₂SO₄ solution”, Journal of Power Sources, Vol. 155, No. 2, pp. 420–427, (2006).
[9]. Guruswamy, S., “Engineering Properties and Applications of Lead Alloys”, 1st Ed, Marcel Dekker, (2000).
[10]. Prout, L., “Aspects of lead/acid battery technology 2. Tubular positive plates”, Journal of Power Sources, Vol. 41, pp. 163–183, (1993).
