Quá trình nghiên cứu tác động của các phụ gia PVK, NLS và p-DMAB
lên quá trình điện cực và hoạt động của ăc quy chì axit, các kết luận sau đƣợc
rút ra:
i) Phụ gia PVK làm giảm ăn mòn sƣờn cực âm, tăng quá thế thoát oxy và
hydro, tạo điều kiện để các hạt tinh thể kết tinh nhỏ mịn, bền trong điều kiện
hoạt động của ăc quy. Tuy nhiên, PVK làm tăng điện trở chuyển điện tích và
tổng trở khuếch tán dẫn đến làm giảm khả năng oxy hóa khử của vật liệu hoạt
động điện cực. Do vậy, PVK nên đƣợc sử dụng trong các ăc quy mà yêu cầu
về giảm thoát khí đƣợc ƣu tiên. Khi đó PVK nên đƣợc sử dụng với nồng độ
thấp (nhỏ hơn 50 µL/L).
ii) Phụ gia NLS tăng cƣờng cho phản ứng oxy hóa/khử của vật liệu hoạt
động điện cực, giảm ăn mòn sƣờn cực, giảm thoát khí hydro tại nồng độ thích
hợp. Tuy nhiên phụ gia NLS làm giảm quá thế thoát oxy và bị tiêu hao nhanh
trong quá trình hoạt động của ăc quy chì axit. Phụ gia NLS thích hợp cho các
loại ăc quy chỉ sử dụng một lần. Nồng độ của phụ gia NLS nên đƣợc sử dụng
là nhỏ hơn 60 mg/L.
168 trang |
Chia sẻ: tueminh09 | Ngày: 25/01/2022 | Lượt xem: 445 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu tác động của một số phụ gia hữu cơ cho dung dịch điện ly đến quá trình điện cực và hoạt động của ăc quy chì axit, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
axit.
Hình 3.49 cho thấy phổ quét CV nhiều chu k của vật liệu hoạt động điện
cực âm trong dung dịch H2SO4 (d=1,275 g/cm
3) khi không có và có 100 mg/L
phụ gia NLS.
-1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2
-0.002
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
-0.62 -0.61 -0.60 -0.59 -0.58 -0.57
0.010
0.012
I
(
A
)
E (V, Ag/AgCl)
Chu kì 2
Chu kì 5
Chu kì 50
Chu kì 150
Chu kì 200
I
(
A
)
E (V, Ag/AgCl)
Chu kì 2
Chu kì 5
Chu kì 50
Chu kì 150
Chu kì 200
a)
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2
-0.010
-0.005
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
I
(
A
)
E (V, Ag/AgCl)
Chu kì 2
Chu kì 6
Chu kì 8
Chu kì 10
Chu kì 20
Chu kì 40
Chu kì 100
Chu kì 150
Chu kì 200
b)
Hình 3.49. Phổ quét thế tuần hoàn nhiều chu k của vật liệu hoạt động điện cực âm trong
dung dịch H2SO4 khi không có (a) và có 100 mg/L (b) phụ gia NLS. Tốc độ quét 50 mV/s.
Hình 3.49 cho thấy rằng, trong dung dịch không có phụ gia NLS, phản
ứng điện hóa trên vật liệu hoạt động cực âm ổn định từ chu k thứ 5. Sau 150
chu k , sự chuyển hóa vật liệu giảm một chút. Trong dung dịch có phụ gia
NLS, tác động có lợi của phụ gia lên phản ứng oxy hóa/khử vật liệu giảm dần
theo số chu k quét. Sau 100 chu k , sự chuyển hóa của vật liệu trở nên ổn
114
định và tƣơng tự nhƣ khi chƣa có phụ gia. Điều này chỉ ra rằng, phụ gia NLS
dƣờng nhƣ bị mất dần tác dụng trong điều kiện hoạt động của ăc quy chì axit.
Hình 3.50 cho thấy các đƣờng quét thế vòng nhiều chu k của vật liệu hoạt
động điện cực âm và dƣơng trong dung dịch H2SO4 (d=1,275 g/cm
3) khi có và
không có mặt phụ gia p-DMAB 80 mg/L. Nhận thấy phụ gia p-DM B nâng
cao khả năng chuyển hóa của vật liệu hoạt động cực âm và cực dƣơng nhƣ đã
trình bày ở trên. Sự cải thiện này đƣợc duy trì ổn định sau 200 chu k quét thế
vòng cho thấy phụ gia bền trong môi trƣờng hoạt động của ăc quy chì axit.
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2
-0.005
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
I
(
A
)
E (V, Ag/AgCl)
p-DMAB, chu kì 2
p-DMAB, chu kì 3
p-DMAB, chu kì 10
p-DMAB, chu kì 20
p-DMAB, chu kì 30
p-DMAB, chu kì 40
p-DMAB, chu kì 50
p-DMAB, chu kì 80
p-DMAB, chu kì 120
p-DMAB, chu kì 150
p-DMAB, chu kì 200
Không phu gia, chu kì 20
a)
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
-0.12
-0.08
-0.04
0.00
0.04
0.08
I
(
A
)
E (V, Ag/AgCl)
p-DMAB, chu kì 10
p-DMAB, chu kì 20
p-DMAB, chu kì 40
p-DMAB, chu kì 80
p-DMAB, chu kì 160
p-DMAB, chu kì 200
Không phu gia, chu kì 20
b)
Hình 3.50. Phổ CV nhiều chu k của vật liệu hoạt động cực âm (a) và cực dƣơng (b) trong
dung dịch H2SO4 (d=1,275 g/cm
3) khi không có và có mặt 80 mg/L phụ gia p-DMAB. Tốc
độ quét thế 50 mV/s.
3.1.7. Tổng kết về tác động của các phụ gia đến các quá trình điện cực
Tác động của các phụ gia lên quá các quá trình điện cực trong ăc quy chì
axit đã đƣợc khảo sát kỹ lƣỡng bao gồm các mặt: Phản ứng oxy hóa/khử của
vật liệu hoạt động cực âm và cực dƣơng; sự thoát khí oxy và hydro; sự ăn
mòn sƣờn cực; hình thái cấu trúc tinh thể; các thông số động học của quá trình
điện cực và độ bền của các phụ gia trong môi hoạt động của ăc quy chì axit.
Mỗi loại phụ gia thể hiện những tác động khác nhau đến các quá trình điện
115
cực. Bảng 3.7 cho thấy tổng kết tổng thể về những tác động đó.
Bảng 3.7. Tổng kết về tác động của các phụ gia lên các quá trình điện cực
xảy ra trong ăc quy chì axit.
Quá
trình
điện
cực
Tác động của
phụ gia PVK
Tác động của
phụ gia NLS
Tác động của
phụ gia p-DMAB
Phản
ứng oxy
hóa khử
của vật
liệu hoạt
động cực
âm
+ Không làm thay đổi
bản chất quá trình điện
cực.
+ Tăng tính thuận
nghịch.
+ Hạn chế phản ứng oxy
hóa/khử vật liệu hoạt
động điện cực.
+ Nồng độ thích hợp:
Nhỏ hơn 100 µL/L.
+ Không làm thay đổi
bản chất quá trình điện
cực.
+ Tăng tính thuận
nghịch.
+ Tăng cƣờng phản ứng
oxy hóa/khử vật liệu
hoạt động điện cực.
+ Nồng độ thích hợp:
Nhỏ hơn 150 mg/L.
+ Không làm thay đổi
bản chất quá trình điện
cực.
+ Tăng tính thuận
nghịch.
+ Tăng cƣờng phản ứng
oxy hóa/khử vật liệu
hoạt động điện cực.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 240 mg/L.
Phản
ứng oxy
hóa khử
của vật
liệu hoạt
động cực
dƣơng
+ Không làm thay đổi
bản chất quá trình điện
cực.
+ Tăng tính thuận
nghịch.
+ Hạn chế phản ứng oxy
hóa/khử vật liệu hoạt
động điện cực.
+ Nồng độ thích hợp:
Nhỏ hơn 80 µL/L.
+ Không làm thay đổi
bản chất quá trình điện
cực.
+ Giảm tính thuận
nghịch ở nồng độ nhỏ
hơn 100 mg/L. các
nồng độ cao hơn tăng
tính thuận nghịch.
+ Tăng cƣờng phản ứng
oxy hóa/khử vật liệu
hoạt động điện cực.
+ Nồng độ thích hợp:
+ Không làm thay đổi
bản chất quá trình điện
cực.
+ Tăng tính thuận
nghịch.
+ Tăng cƣờng phản ứng
oxy hóa/khử vật liệu
hoạt động điện cực.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 240 mg/L.
116
Nhỏ hơn 200 mg/L.
Sự thoát
khí
hydro
+ Tăng quá thế hydro
trên cả điện cực chì sạch
và chì hợp kim.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 280 µL/L.
+ Tăng quá thế hydro
trên điện cực chì sạch ở
nồng độ nhỏ hơn 60
mg/L, trên điện cực chì
hợp kim ở nồng độ nhỏ
hơn 200 mg/L. các
nồng độ lớn hơn giảm
quá thế thoát hydro.
+ Nồng độ thích hợp:
nhỏ hơn 60 mg/L
+ Tăng quá thế hydro
trên cả điện cực chì sạch
và chì hợp kim.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 280 mg/L.
Sự thoát
khí Oxy
+ Tăng quá thế thoát
oxy.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 240 µL/L.
+ Giảm quá thế thoát
oxy.
+ Giảm quá thế thoát
oxy.
Sự ăn
mòn
sƣờn cực
chì
+ Giảm sự ăn mòn hóa
học trên sƣờn cực chì.
+ Tăng phục hồi sƣờn
cực
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 240 µL/L.
+ Giảm sự ăn mòn hóa
học nhƣng tăng sự ăn
mòn điện hóa trên sƣờn
cực chì.
+ Tăng sự ăn mòn hóa
học nhƣng tăng cƣờng
sự phục hồi vật liệu bị
ăn mòn ở vùng nồng độ
nhỏ hơn 80 mg/L.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 80 mg/L.
Hình
thái cấu
trúc vật
liệu
+ Giảm kích thƣớc tinh
thể
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 240 µL/L.
+ Giảm kích thƣớc tinh
thể
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 250 mg/L.
+ Giảm kích thƣớc tinh
thể
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 240 mg/L.
Các
thông số
động học
của quá
+ Tăng điện trở chuyển
điện tích.
+Tăng điện trở màng
+ Giảm điện trở chuyển
điện tích
+ Giảm điện trở màng
+ Tăng điện trở chuyển
điện tích.
+ Giảm điện trở màng
117
trình
điện cực
bán thấm
+Tăng khả năng khuếch
tán ở nồng độ thấp
nhƣng giảm ở nồng độ
cao
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 120 µL/L.
bán thấm
+ Tăng khuếch tán trong
lớp kép và khuếch tán
qua màng bán thấm.
+ Nồng độ thích hợp:
Đến 250 mg/L
bán thấm
+Tăng khả năng khuếch
tán các chất trong lớp
kép và khuếch tán qua
màng
+ Nồng độ thích hợp:
đến 120 mg/L
Độ bền
phụ gia
Bền trong điều kiện hoạt
động của ăc quy chì
axit.
Không bền tác dụng
trong điều kiện hoạt
động của ăc quy chì axit
Bền trong điều kiện hoạt
động của ăc quy chì
axit.
Các tiêu chí để một chất đƣợc lựa chọn làm phụ gia cho ăc quy chì axit là:
cải thiện một số mặt hoạt động của ăc quy nhƣng không ảnh hƣởng tiêu cực
đến các phản ứng chính của ăc quy và bền trong điều kiện hoạt động của ăc
quy chì axit [36]. Theo đó, phụ gia PVK tuy làm giảm mạnh mẽ sự thoát khí
hydro và oxy, ức chế tốt sự ăn mòn sƣờn cực nhƣng làm tăng điện trở chuyển
điện tích và tổng trở khuếch tán do đó hạn chế phản ứng chuyển hóa trên vật
liệu hoạt động điện cực. Vì vậy phụ gia PVK nên đƣợc sử dụng trong các
trƣờng hợp đặc biệt khi mà sự ức chế khí hydro và oxy cần phải đƣợc ƣu tiên.
Điển hình nhƣ các ắc quy kiểu nhúng ngập dùng cho các tàu ngầm quân sự.
Theo nhƣ tổng kết trên bảng 3.7 thì nồng độ của phụ gia PVK không vƣợt
quá 80 µL/L. Phụ gia NLS làm tăng sự chuyển hóa trên vật liệu hoạt động
điện cực, hấp phụ chọn lọc lên các vị trí antimon và làm tăng quá thế thoát
hydro trên sƣờn cực chì hợp kim tại nồng độ thấp. Tuy nhiên, phụ gia này làm
giảm quá thế thoát oxy, giảm khả năng phục hồi vật liệu sƣờn cực bị ăn mòn
và đặc biệt là giảm nhanh độ bền tác dụng trong quá trình hoạt động của ăc
quy. Vì thế NLS nên đƣợc sử dụng cho các loại ăc quy chì đƣợc thiết kế để
dùng một lần (pin dự trữ) hoặc sử dụng cho quá trình đặc biệt (phóng/nạp
phục hồi ăc quy). Theo nhƣ tổng kết trên bảng 3.7 thì nồng độ của NLS nên
118
dùng nhỏ hơn 60 mg/L. Phụ gia p-DMAB tăng phản ứng chuyển hóa vật liệu
hoạt động cực âm và cực dƣơng, tăng quá thế thoát hydro, bền trong điều kiện
hoạt động của ăc quy. Tuy phụ gia này làm giảm quá thế Oxy và tăng ăn mòn
sƣờn cực, nhƣng trong ăc quy chì axit, oxy sinh ra có thể đƣợc khử dễ dàng
trên cực âm. Phụ gia cũng tăng cƣờng khả năng phục hồi vật liệu sƣờn cực bị
ăn mòn. Do đó p-DMAB hứa hẹn là chất thích hợp để lựa chọn làm phụ gia
cho ăc quy chì axit. Vì thế phụ gia p-DM B đƣợc lựa chọn để nghiên cứu tác
động của phụ gia lên đặc tính phóng nạp và lƣợng khí thoát ra thực tế trong ăc
quy trì axit.
3.2. Khảo sát hiệu quả sử dụng phụ gia đến hoạt động của ăc quy chì axit
3.2.1. Điện thế mạch hở
Hình 3.51 cho thấy ảnh hƣởng của nồng độ phụ gia p-DMAB lên điện
thế mạch hở của một ngăn ăc quy chì axit.
Các giá trị điện thế này thu đƣợc sau 1 giờ khi các ăc quy đã đƣợc nạp với
mật độ dòng không đổi là 0,25 lên đến điện thế 2,7 V và giữ tại điện thế
Hình 3.51. Ảnh hƣởng của nồng độ p-DM B lên điện thế mạch hở của ăc quy chì
axit.
119
này tới khi dòng giảm xuống 0,05 A. Nhận thấy rằng sự thêm vào của p-
DMAB hầu nhƣ không làm thay đổi điện thế mạch hở của ăc quy chì axit. Tại
nồng độ của của p-DM B là 50 và 160 mg/L điện thế mạch hở của ăc quy có
tăng lên một chút (0,01V) nhƣng không đáng kể.
3.2.2. Đặc tính nạp
Hình 3.52 cho thấy đƣờng đặc tính nạp của ăc quy chì axit với các tốc độ
nạp khác nhau trong dung dịch điện ly không có và có phụ gia p-DMAB với
nồng độ là 50 mg/L. Nhận thấy, khi nạp với dòng không đổi là 0,5 , điện thế
ngăn ăc quy tăng nhanh tới khoảng 2,2 V sau đó tăng chậm tới 2,7 V. Trong
khi nạp với tốc độ 0,8 , điện thế ăc quy tăng nhanh tới 2,3 V sau đó tăng
chậm tới 2,7 V.
Hình 3.52. Đƣờng đặc tính nạp (tại 250C) của ăc quy chì axit với các tốc độ nạp dòng
không đổi: 0,5 trong dung dịch không có (a) và có 50 mg/L phụ gia p-DM B (b); và 0,8
trong dung dịch không có (c) và có 50 mg/L phụ gia p-DMAB (d).
Kết quả tính toán dung lƣợng nạp của ăc quy sau khi nạp với các chế độ và
nồng độ phụ gia p-DMAB khác nhau đƣợc ghi trong bảng 3.8. Dung lƣợng
nạp là tổng của phần điện tích đƣợc sử dụng cho phản ứng chính trên các vật
120
liệu hoạt động điện cực (tích trữ dƣới dạng năng lƣợng hóa) và phần điện tích
cho các phản ứng phụ nhƣ thoát khí Oxy, hydro, oxy hóa sƣờn cực, khử khí
oxy trên cực âm... Vì các thành phần này thay đổi tùy thuộc vào nồng độ của
phụ gia nhƣ đã cho thấy trong phần 3.1 và phụ thuộc vào tốc độ nạp (dòng
điện nạp). Vì thế, dung lƣợng nạp thay đổi phức tạp theo nồng độ phụ gia và
dòng nạp nhƣ thấy trong bảng 3.8. Đối với trƣờng hợp không có phụ gia,
dung lƣợng nạp tăng dần theo sự tăng của tốc độ nạp và đạt cực đại tại cƣờng
độ dòng điện nạp là 0,5 A. Tiếp tục tăng tốc độ nạp, dung lƣợng nạp giảm.
Bảng 3.8. Sự phụ thuộc của dung lƣợng nạp (Ah) của ăc quy chì axit (tại 250C) theo chế độ
nạp và nồng độ phụ gia p-DMAB
Dòng nạp
Cp-DMAB
2,5A 1,25A 0,8A 0,6A 0,5A 0,3A 0,25A
0 mg.L
-1
5,38 6,41 6,58 6,79 6,69 6,82 6,79
10 mg.L
-1 6,55 6,51 6,49 6,28 6,15 5,98 5,99
50 mg.L
-1
6,38 6,25 6,28 6,18 6,13 5,95 5,96
80 mg.L
-1
6,58 6,46 6,49 6,37 6,30 6,11 6,12
120 mg.L
-1
6,62 6,69 6,68 6,56 6,40 6,25 6,24
160 mg.L
-1
6,37 6,43 6,49 6,34 6,20 6,01 6,02
200 mg.L
-1
6,36 6,48 6,45 6,28 6,14 5,93 5,94
240 mg.L
-1
6,45 6,49 6,56 6,40 6,25 6,04 6,04
280 mg.L
-1
6,49 6,54 6,52 6,43 6,29 6,09 6,11
Kết quả này đƣợc giải thích nhƣ sau: Khi tăng tốc độ nạp, quá thế nạp tăng
lên, sự thoát khí tăng, do đó lƣợng điện tích dùng cho các phản ứng phụ tăng.
Điều này dẫn đến xu hƣớng tăng dung lƣợng nạp. Tuy nhiên, khi tăng tốc độ
nạp, phân cực nồng độ tăng lên, điện thế ngăn ăc quy nhanh chóng tiến đến
điện thế ngắt mạch nạp và lƣợng vật liệu hoạt động điện cực tham gia vào
121
phản ứng chính giảm. Dẫn đến lƣợng điện tích dùng cho phản ứng oxy
hóa/khử vật liệu giảm và dung lƣợng nạp giảm.
Bảng 3.9 cho thấy sự phụ thuộc của dung lƣợng ăc quy tích trữ đƣợc vào
tốc độ nạp và nồng độ của phụ gia p-DMAB. Dễ dàng nhận ra rằng, khi
không có phụ gia hoặc với cùng một nồng độ chất phụ gia p-DMAB, việc
tăng tốc dần độ nạp từ 0,25 đến 2,5 thì dung lƣợng tích trữ đƣợc cho quá
trình nạp càng giảm.
Bảng 3.9. Sự phụ thuộc của dung lƣợng tích trữ đƣợc ( h) trong ăc quy (với dòng phóng
0,25 A; nhiệt độ 250C) theo chế độ nạp và nồng độ phụ gia p-DMAB
Dòng nạp
Cp-DMAB
2,5A 1,25A 0,8A 0,6A 0,5A 0,3A 0,25A C0,n
0 mg/L 3,23 4,04 4,54 4,89 5,08 5,18 5,23 5,23
10 mg/L
4,79 5,21 5,45 5,46 5,47 5,51 5,51 5,14
50 mg/L 4,82 5,21 5,47 5,58 5,59 5,59 5,60 5,12
80 mg/L 4,92 5,31 5,58 5,67 5,68 5,68 5,69 5,23
120 mg/L 4,98 5,39 5,64 5,74 5,75 5,76 5,77 5,31
160 mg/L 4,76 5,18 5,47 5,53 5,54 5,55 5,56 5,17
200 mg/L 4,70 5,15 5,37 5,45 5,47 5,47 5,48 5,16
240 mg/L 4,73 5,14 5,42 5,51 5,52 5,53 5,54 5,22
280 mg/L 4,77 5,16 5,42 5,55 5,56 5,57 5,59 5,31
Để đánh giá mức độ chấp nhận nạp của ăc quy chì axit khi có và không có
phụ gia, hệ số C đƣợc định nghĩa:
AC = Ci,Cpg/C0,n
Trong đó, Ci,Cpg là dung lƣợng ăc quy tích trữ đƣợc (dung lƣợng phóng của ăc
quy với chế độ 0,25 ) khi đƣợc nạp với chế độ nạp i và nồng độ phụ gia là
122
Cpg; C0,n là dung lƣợng ăc quy tích trữ đƣợc (dung lƣợng phóng của ăc quy
với dòng phóng là 0,25 ) sau khi đƣợc nạp với chế độ 0,25 và không có
phụ gia p-DMAB.
Hình 3.53 cho thấy sự phụ thuộc của khả năng chấp nhận nạp vào chế độ
nạp ứng với từng nồng độ phụ gia p-DMAB.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
A
C
I
N
(A)
Không phu gia
p-DMAB 10 mg/L
p-DMAB 50 mg/L
p-DMAB 80 mg/L
p-DMAB 120 mg/L
p-DMAB 160 mg/L
p-DMAB 200 mg/L
p-DMAB 240 mg/L
p-DMAB 280 mg/L
Hình 3.53. Sự phụ thuộc của khả năng chấp nhận nạp vào chế độ nạp (tại 250C) và nồng độ
phụ gia p-DMAB trong ăc quy chì axit.
Thấy rằng, với việc tăng tốc độ nạp, thì khả năng chấp nhận nạp của ăc
quy chì giảm. Tại vùng tốc độ nạp cao thì khả năng chấp nhận nạp của ăc quy
chì axit giảm nhanh khi không có phụ gia và giảm chậm khi có phụ gia. Sự
giảm khả năng chấp nhận nạp của ăc quy chì khi đƣợc nạp với tốc độ cao là
kết quả của sự cản trở khuếch tán. Tuy nhiên, phụ gia p-DMAB với khả năng
định hƣớng kết tinh, làm cho tinh thể đồng đều và xốp tạo điều kiện thuận lợi
cho sự khuếch tán chất phản ứng và sản phẩm phản ứng. Hơn nữa, phụ gia p-
DM B tăng cƣờng phản ứng chuyển hóa vật liệu. Do đó tăng cƣờng mạnh
mẽ khả năng chấp nhận nạp. Phụ gia p-DM B có khả năng cải thiện sự chấp
nhận nạp với chỉ những lƣợng nhỏ là 10 mg/L chất đƣợc thêm vào. Giá trị cực
đại của C là 1,094 khi nồng độ p-DM B là 50 mg/L. Các kết quả trên cho
thấy rằng, phụ gia p-DMAB có thể sử dụng cho các ăc quy cần phải nạp với
123
tốc độ cao để rút ngắn thời gian nạp.
Hình 3.54 cho thấy sự phụ thuộc của hiệu suất nạp vào tốc độ nạp và nồng
độ của phụ gia p-DMAB. Nhận thấy, khi giảm tốc độ nạp, hiệu suất tăng
trong cả trƣờng hợp có và không có phụ gia p-DMAB. Hiệu suất nạp khi có
mặt phụ gia p-DMAB tăng lên rất nhiều so với khi không có phụ gia. Với việc
càng tăng nồng độ PVK lên đến 50 mg/L, hiệu suất nạp càng tăng lên. Hiệu
suất nạp giảm nhƣng đƣợc giữ ổn định khi nồng độ phụ gia lớn hơn 50 mg/L.
Những kết quả trên cho thấy, việc thêm phụ gia p-DMAB vào dung dịch điện
ly trong ăc quy chì axit cải thiện đáng kể hiệu quả nạp của ăc quy. Sự cải
thiện hiệu suất nạp là kết quả của quá trình làm giảm thoát khí, tăng lƣợng vật
liệu hoạt động tham gia phản ứng điện hóa của phụ gia p-DMAB.
0 50 100 150 200 250 300
60
65
70
75
80
85
90
95
(
)
C
p-DMAB
(mg/L)
I
N
= 2,5A
I
N
= 1,25A
I
N
= 0,8A
I
N
= 0,6A
I
N
= 0,5A
I
N
= 0,3A
I
N
= 0,25A
Hình 3.54. Sự phụ thuộc của hiệu suất nạp (tại 250C) vào tốc độ nạp và nồng độ của phụ
gia p-DMAB trong dung dịch điện ly của ăc quy chì axit.
3.2.3. Đặc tính phóng
Hình 3.55 biểu diễn đƣờng đặc tính phóng E-t của ăc quy chì axit với các
dòng phóng và nồng độ p-DMAB khác nhau. Nhận thấy, khi phóng với dòng
124
cố định là 0,25 , điện thế ăc quy giảm nhanh đến 2,12 V sau đó giảm chậm.
Cuối quá trình phóng, điện thế giảm nhanh khi đạt 1,86 V. Khi phóng với
dòng cố định 0,8 , ban đầu điện thế ngăn ăc quy giảm nhanh đến 2,08 V sau
đó giảm chậm. Khi điện thế ngăn ăc quy đạt 1,86 V thì giảm nhanh. Kết quả
tính toán dung lƣợng phóng trong từng điều kiện đƣợc ghi vào bảng 3.10.
Hình 3.55. Đƣờng đặc tính phóng của ăc quy chì axit (tại 250C) với các tốc độ phóng dòng
không đổi: 0,25 A trong dung dịch không có (a) và có 50 mg/L phụ gia (b); và 0,8 A trong
dung dịch không có (c) và có 50 mg/L phụ gia (d).
Bảng 3.10 cho thấy sự phụ thuộc của dung lƣợng phóng của ăc quy chì
axit lên tốc độ phóng và nồng độ của phụ gia p-DM B. Nhận thấy rằng, khi
tăng tốc độ phóng thì dung lƣợng phóng của ăc quy chì axit giảm. Để đánh
giá khả năng phóng của ăc quy chì axit khi có và không có phụ gia, hệ số
DC đƣợc định nghĩa:
ADC = Ci,Cpg/C0,p
Trong đó, Cip,Cpg là dung lƣợng sản ra của ăc quy khi đƣợc phóng với dòng
không đổi ip và nồng độ phụ gia là Cpg; C0,p là dung lƣợng sản ra của ăc quy
khi đƣợc phóng với chế độ 0,25 và không có phụ gia p-DMAB.
125
Bảng 3.10. Sự phụ thuộc của dung lƣợng phóng ( h) của ăc quy chì axit (tại 250C) vào
chế độ phóng và nồng độ phụ gia p-DMAB
Ip
Cp-DMAB
2,5A 1,25A 0,8A 0,6A 0,5A 0,3A 0,25A C0,p
0 mg/L 4,02 4,59 4,84 5,03 5,24 5,45 5,55 5,55
10 mg/L
4,97 5,20 5,45 5,63 5,68 5,78 5,82 5,32
50 mg/L 5,05 5,34 5,58 5,75 5,86 5,92 6,02 5,36
80 mg/L 5,15 5,40 5,68 5,83 5,90 6,00 6,08 5,50
120 mg/L 5,10 5,36 5,62 5,79 5,83 5,98 6,01 5,48
160 mg/L 4,91 5,17 5,44 5,60 5,64 5,70 5,83 5,31
200 mg/L 4,85 5,06 5,33 5,50 5,54 5,67 5,71 5,27
240 mg/L 4,70 4,88 5,13 5,29 5,36 5,50 5,54 5,13
280 mg/L 4,97 5,15 5,35 5,60 5,65 5,81 5,84 5,44
Hình 3.56 cho thấy sự phụ thuộc của khả năng phóng vào chế độ phóng
ứng với các nồng độ phụ gia p-DMAB. Thấy rằng, với việc tăng tốc độ
phóng, thì dung lƣợng sản ra của ăc quy chì giảm, tức là khả năng phóng của
ăc quy chì giảm.
Khả năng phóng của ăc quy chì đƣợc cải thiện đáng kể khi có mặt phụ gia
p-DMAB. Với việc tăng nồng độ phụ gia từ 10 đến 50 mg/L, khả năng phóng
tăng, tiếp tục tăng nồng độ phụ gia lên đến 280 mg/L thì khả năng phóng
giảm dần và duy trì ổn định. Những việc trên bắt nguồn từ việc phụ gia p-
DMAB hấp phụ trên bề mặt điện cực, định hƣớng kết tinh làm các tinh thể
đƣợc tạo thành đồng đều và xốp. Điều này tạo điều kiện cho các chất phản
ứng và sản phẩm phản ứng khuếch tán ra vào điện cực dễ dàng. Kết quả là
khả năng phóng đƣợc nâng cao. Tuy nhiên tại các nồng độ cao, phụ gia hấp
phụ dày đặc trên bề mặt điện cực cản trở một phần khả năng khuếch tán chất,
làm giảm khả năng phóng. Giá trị cực đại của DC là 1,124 khi nồng độ của
p-DM B là 50 mg/L.
126
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
A
D
C
I
p
(A)
Không phu gia
p-DMAB 10 mg/L
p-DMAB 50 mg/L
p-DMAB 80 mg/L
p-DMAB 120 mg/L
p-DMAB 160 mg/L
p-DMAB 200 mg/L
p-DMAB 240 mg/L
p-DMAB 280 mg/L
Hình 3.56. Sự phụ thuộc của khả năng phóng (tại 250C) vào chế độ phóng và nồng độ phụ
gia p-DM B trong ăc quy chì axit.
3.2.4. Dung lượng
Dung lƣợng phóng của ăc quy khi không có phụ gia và có phụ gia với nồng
độ từ 10 tới 280 mg/L p-DMAB đƣợc tính toán và ghi vào bảng 3.11. Trong
đó, C0,p là dung lƣợng của ăc quy khi không có phụ gia, Cp là dung lƣợng của
ăc quy khi cho phụ gia p-DMAB.
Bảng 3.11. Sự phụ thuộc của dung lƣợng ăc quy (tại 250C) vào nồng độ phụ gia p-DMAB
Cp-DMAB(mg/L) 0 10 50 80 120 160 200 240 280
C0,p (Ah) 5,55 5,32 5,36 5,50 5,48 5,31 5,27 5,13 5,44
Cp (Ah) 5,55 5,83 6,02 6,08 6,01 5,83 5,71 5,54 5,84
Hình 3.57 biểu diễn sự phụ thuộc của tỉ số Cp/C0,p vào nồng độ phụ gia p-
DMAB. Có thể nhận thấy rằng, ban đầu khi tăng dần nồng độ p-DMAB, tỉ số
Cp/C0,p tăng dần lên và đạt cực đại tại nồng độ p-DMAB là 50 mg/L. Sau đó,
127
giá trị này giảm dần xuống khi tiếp tục tăng nồng độ phụ gia đến 280 mg/L.
Hiệu quả cải thiện đạt cực đại (dung lƣợng tăng thêm 12,3%) tại nồng độ p-
DMAB là 50 mg/L.
Điều này có thể giải thích là khi thêm phụ gia, các phân tử p-DMAB hấp
phụ lên bề mặt điện cực và định hƣớng sự kết tinh, dẫn đến các tinh thể vật
liệu hoạt động đƣợc tạo thành ở dạng đồng đều, xốp trong quá trình phóng
nạp. Kết quả là hiệu quả là sử dụng vật liệu trong quá trình phóng cao hơn, và
dung lƣợng phóng đƣợc cải thiện. Tuy nhiên, khi nồng độ p-DMAB tăng lên ở
mức độ cao, sự hấp phụ dày đặc của phụ gia lên bề mặt điện cực lại cản trở
quá trình phóng điện của các vật liệu điện cực, dẫn đến sự sụt giảm đôi chút
của dung lƣợng phóng nhƣng vẫn lớn hơn so với khi không có phụ gia.
3.2.5. Lượng khí thoát ra
Trên hình 3.58 thể hiện sự biến thiên lƣợng khí thoát ra thực tế từ 1 ngăn ăc
quy theo thời gian nạp khi có 50 mg/L p-DMAB và không có phụ gia. Thấy
rằng, đƣờng biểu diễn thoát khí trong quá trình nạp ngăn ăc quy có p-DMAB
nằm dƣới đƣờng khi không có phụ gia. Nhƣ vậy, đối với quá trình nạp, phụ
gia p-DMAB đã giảm thiểu đƣợc lƣợng khí thoát ra từ ngăn ăc quy. Chứng tỏ
h 57 ự hụ h ộc của Cp/C0,p g ộ của hụ gia -DMAB
128
p-DMAB đã có khả năng ức chế sự thoát khí hydro và oxy. Tổng lƣợng khí
thoát ra trong quá trình nạp lần lƣợt là 214 ml và 152 ml tƣơng ứng với dung
dịch điện ly không có và có 50 mg/L phụ gia p-DMAB. Tổng lƣợng giảm
thoát khí cho quá trình nạp là 62 mL, tƣơng ứng với 28,97 %.
Hình 3.58. Lƣợng khí thoát ra (mL) tại một ngăn ăc quy theo thời gian nạp (dòng nạp
0,25A; nhiệt độ 250C) khi có 50 mg/L p-DMAB và khi không có phụ gia.
Hình 3.59 thể hiện sự biến thiên lƣợng khí thoát ra thực tế từ 1 ngăn ăc quy
theo thời gian phóng khi có 50 mg/L p-DMAB và không có phụ gia. Tƣơng tự
nhƣ quá trình nạp, đƣờng biểu diễn thoát khí trong quá trình phóng ngăn ăc
quy có p-DMAB nằm dƣới đƣờng khi không có phụ gia. Nhƣ vậy, đối với quá
trình phóng, phụ gia p-DMAB đã giảm thiểu đƣợc lƣợng khí thoát ra từ ngăn
ăc quy. Tổng lƣợng khí thoát ra trong quá trình phóng lần lƣợt là 30 ml và 5
ml tƣơng ứng với dung dịch điện ly không có và có 50 mg/L phụ gia p-
DMAB. Tổng lƣợng giảm thoát khí cho quá trình phóng là 25 mL, tƣơng ứng
với 83,33 %.
Hình 3.60 biểu diễn tổng lƣợng khí thoát ra của các ngăn ăc quy sau mỗi chu
k nạp/phóng theo số chu k phóng nạp khi không có và có phụ gia p-DMAB
129
với nồng độ 120 mg/L. Có thể thấy, tổng lƣợng khí thoát ra ở mỗi chu k
phóng nạp của ngăn ắc quy không có phụ gia luôn cao hơn so với ngăn có p-
DMAB.
Hình 3.59. Lƣợng khí thoát ra (mL) tại một ngăn ăc quy theo thời gian phóng (dòng phóng
0,25 A; nhiệt độ 250C) khi có 50 mg/L p-DMAB và khi không có phụ gia.
Hình 3.60. Tổng lƣợng khí thoát ra trong một ngăn ăc quy chì axit theo các chu k
nạp/phóng (tại 250C) khi không có và có phụ gia p-DMAB.
Đối với ăc quy không có phụ gia, tổng lƣợng khí có xu hƣớng tăng theo sự
tăng số chu k phóng nạp. Điều này có thể đƣợc giải thích là do khi số chu k
130
phóng nạp tăng, lƣợng chất khó hoạt động hình thành ngày càng nhiều trên bề
mặt các điện cực. Tại các vị trí đó, không xảy ra sự chuyển hóa vật liệu mà là
thoát khí, do đó tổng lƣợng khí thoát ra nhiều hơn. Đối với ngăn ăc quy có p-
DMAB, trong các chu k nạp/phóng ban đầu, tổng lƣợng khí thoát ra giảm.
Đó có thể do có sự hình thành lớp màng ức chế của hợp chất với phụ gia trên
bề mặt điện cực. Với sự tăng lên của số chu k phóng nạp, lƣợng khí thoát ra
đƣợc giữ một cách ổn định. Điều này cho thấy tác động ổn định và ngăn chặn
hình thành các hợp chất khó tan trên bề mặt hoạt liệu.
131
KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu
Quá trình nghiên cứu tác động của các phụ gia PVK, NLS và p-DMAB
lên quá trình điện cực và hoạt động của ăc quy chì axit, các kết luận sau đƣợc
rút ra:
i) Phụ gia PVK làm giảm ăn mòn sƣờn cực âm, tăng quá thế thoát oxy và
hydro, tạo điều kiện để các hạt tinh thể kết tinh nhỏ mịn, bền trong điều kiện
hoạt động của ăc quy. Tuy nhiên, PVK làm tăng điện trở chuyển điện tích và
tổng trở khuếch tán dẫn đến làm giảm khả năng oxy hóa khử của vật liệu hoạt
động điện cực. Do vậy, PVK nên đƣợc sử dụng trong các ăc quy mà yêu cầu
về giảm thoát khí đƣợc ƣu tiên. Khi đó PVK nên đƣợc sử dụng với nồng độ
thấp (nhỏ hơn 50 µL/L).
ii) Phụ gia NLS tăng cƣờng cho phản ứng oxy hóa/khử của vật liệu hoạt
động điện cực, giảm ăn mòn sƣờn cực, giảm thoát khí hydro tại nồng độ thích
hợp. Tuy nhiên phụ gia NLS làm giảm quá thế thoát oxy và bị tiêu hao nhanh
trong quá trình hoạt động của ăc quy chì axit. Phụ gia NLS thích hợp cho các
loại ăc quy chỉ sử dụng một lần. Nồng độ của phụ gia NLS nên đƣợc sử dụng
là nhỏ hơn 60 mg/L.
iii) Phụ gia p-DMAB cải thiện phản ứng oxy hóa/ khử của vật liệu
điện cực qua đó cải thiện khả năng phóng nạp của ăc quy chì axit. Tăng quá
thế thoát hydro do đó giảm lƣợng khí hydro thoát ra và giảm tự phóng trên
điện cực âm. Tham gia vào quá trình điện cực, định hƣớng kết tinh làm cho
các tinh thể đồng đều và xốp dẫn đến tăng hiệu suất sử dụng vật liệu điện cực,
thuận lợi cho quá trình khuếch tán các chất ra vào điện cực. Phụ gia p-DMAB
bền trong điều kiện hoạt động của ăc quy chì axit. Một hạn chế nhỏ của phụ
gia là đồng thời với sự tăng cƣờng cho quá trình chuyển hóa vật liệu hoạt
132
động điện cực thì phụ gia cũng tăng cƣờng cho sự chuyển hóa trên vật liệu
sƣờn cực và vì thế tăng tốc độ ăn mòn sƣờn cực. Tuy nhiên, phụ gia này tăng
tính thuận nghịch của phản ứng chuyển hóa do đó các sản phẩm ăn mòn trên
sƣờn cực âm lại đƣợc chuyển hóa trở lại thành chì kim loại trong quá trình
nạp. Nồng độ phụ gia p-DMAB nên đƣợc sử dụng là đến 80 mg/L.
iv) Đã khảo sát hiệu quả sử dụng của phụ gia p-DM B đối với hoạt
động của ăc quy chì axit. Kết quả cho thấy phụ gia p-DM B làm tăng khả
năng chấp nhận nạp, tăng khả năng phóng với mật độ dòng lớn, tăng hiệu suất
nạp, tăng hiệu suất sử dụng vật liệu trong ăc quy, giảm lƣợng khí thoát ra
trong quá trình nạp/phóng ắc quy. Nồng độ phụ gia p-DM B là 50 mg/L cho
thấy hiệu quả cao nhất.
Những đóng góp mới của luận án:
i) Đã khảo sát, đánh giá tác động của 03 loại phụ gia hữu cơ đặc trƣng gồm
Phenyl Vinyl Ketone (PVK), Natri Laurin Sunphat (NLS), para- Dimethyl Amino
benzaldehyde (p-DM B) đến quá trình điện cực của ăc quy chì axit;
ii) Luận án đã làm rõ đƣợc cơ chế tác động của các phụ gia lên các quá
trình điện cực và đƣa ra đƣợc khoảng nồng độ tối ƣu của 03 loại phụ gia sử
dụng trong acquy chì.
iii) Luận án đã chứng minh đƣợc hiệu quả của phụ gia p-DM B làm giảm
sự thoát khí, nâng cao chất lƣợng của ắc quy chì axit thƣơng mại.
Hƣớng nghiên cứu tiếp theo:
- Tiếp tục phát triển phụ gia p-DMAB bằng việc thay thế các
nhánh metyl trong nhóm amin bằng các nhánh khác có mạch cacbon dài hơn
hoặc có chứa các nhóm chức khác. Việc tăng chiều dài mạch cacbon đƣợc dự
đoán sẽ làm tăng mật độ điện tích âm của N trong nhóm amin và do đó có thể
133
cƣờng hóa các tính chất của phụ gia. Việc thế hai nhánh metyl bằng các nhánh
có chứa nhóm chức khác hứa hẹn mở rộng thêm tác dụng của phụ gia.
- Nghiên cứu sử dụng kết hợp phụ gia p-DM B và phụ gia PVK
hoặc NLS và PVK để bổ xung cho nhau các khuyết điểm của các loại phụ gia
này.
134
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
1. Xuan Thang Nguyen, Duy Ket Nguyen, Thi Hanh Pham, Minh Thanh
Vu (2017), Sodium Lauryl Sulfate effects on electrochemical behavior of
positive active matterial and commercial positive plates in lead-acid battery,
Vietnam Journal of Science and Technology 55 (5B), 1-8.
2. Xuan Thang Nguyen, Duy Ket Nguyen, Thi Hanh Pham, Minh Thanh
Vu and Hoang Phuong Vo (2017), Effect of a Phenyl Vinyl Ketone inhibitor
on electrochemical behavior of Pb-Sb alloy as negative grid in lead-acid
battery, Int. J. of Current Research, 9 (7), 55253-55257.
3. Nguyễn Xuân Thắng, Phạm Tiến Đạt, Trịnh Xuân Quê, Nguyễn Duy
Kết, Phạm Thị Hạnh, Vũ Minh Thành (2016), Nghiê cứu ả h hư ng của
he i e e d g ượ g hó g, hả ă g ức ch ă mò ườn cực
âm h h h d , i của ăc q ch a i , Tạp chí hóa học, tập 54
(5e1,2), 298-304.
135
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Đức Hùng (2012), C g gh i hóa bảo v kim loại, Tạp
chí khoa học và công nghệ 50 (6) 767-793.
2. Nguyễn Duy Kết (2014), Nghiê cứu, ứng dụng phụ gia hữ cơ
dò g g ca ầ â g ca i thọ chấ ượng ăc q ch -axit, Đề tài
cấp Viện Khoa học Công nghệ quân sự.
3. Nguyễn Duy Kết, Nguyễn Duy Cƣờng, Nguyễn Xuân Thắng (2014),
h hư ng của phụ gia hữ cơ q h i n cực của c q ch -axit,
Tạp chí hóa học, 52 (6B) 233-235.
4. Ngô Thị Lan cùng cộng sự (2015), T ng hợ ghiê cứ h h h i,
h chất của l p phủ PbO2 k t tủa i hóa ê ề h mềm hả ă g
ứng dụ g m i n cực g i ch dự trữ, Tạp chí hóa học, 53 (3) 341-347.
5. Trƣơng Ngọc Liên (1999), i hóa ý h t, NXB Khoa học và kỹ
thuật, Hà Nội.
6. Võ Hoàng Phƣơng (2005), Nghiê cứu ch tạo h ức ch ch g ă mò
h g m i ường axit, ứng dụ g g c g ghi hai h c dầ h ,
Luận văn thạc sỹ hóa học, Học viện Kỹ thuật Quân sự.
7. Ngô Quốc Quyền (2006), T ch ữ ch y hóa ă g ượ g hóa học,
Vật li c g gh , Viện khoa học và công nghệ Việt Nam.
8. Ngô Quốc Quyền (2013), Trần Thị Thanh Thủy, i hóa học, NXB
Bách Khoa Hà Nội.
9. Mai Thanh Tùng, Kỹ thuật ngu i n, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016.
136
Tiếng Anh
10. Abdel-Rahman El-Sayed et al. (2015), Effect of indium alloying with
lead together with the addition of phosphoric acid in electrolyte to improve
lead-acid battery performance , J. Solid State Electrochem, 19, p. 1463–1478.
11. Agnieszka Gabryelczyk et al. (2018), Electrochemical properties of
positive electrode in lead-acid battery modified by ammonium-based ionic
liquids, Journal of Solid State Electrochemistry, 22 (3), p.p 919-930.
12. Alexander Velichenko et al. (2012), PbO2 based composite materials
deposited from suspension electrolytes: Electrosynthesis, physic-chemical and
electrochemical properties, Chemistry and chemical Technology, Vol.6,
No.2.
13. Alexandre Oury et al. (2012), Oxygen evolution on alpha-lead dioxide
electrodes in methanesulfonic acid, Electrochimica Acta, 63, p. 28-36.
14. ndrzej Czerwiński et al. (2018), The charging-discharging behavior
of the lead acid cell with electrodes based on carbon matrix, Journal of Solid
State Electrochemistry, 22 (9), p. 2703-2714.
15. Asiful H. Seikh et al. (2018), Microstructure characterization and
corrosion resistance properties of Pb-Sb alloys for lead acid battery spine
produced by different casting methods, PLOS ONE 13(4): e0195224.
16. A. Babik et al. (2006), Impedance characterization of Pb electrode, J.
New Mat. Electrochem. Systems, Vol. 9, p. 391-394.
17. A. Banerjee et al. (2017), Single-Wall carbon nanotube doping in
Lead-Acid Batteries: A New horion, Acs Appl. Mater. Interfaces , 9 (4), p-
3634-3643.
137
18. A. Kozawa et al. (1999), Beneficial effect of carbon – PVA colloid
additives for lead-acid batteries, J. Power Sources, Vol. 80, p. 12-16.
19. A. P. Kuzmenko and et al. (2014), Influence of electroconductive
additives in the positive electrode material on morphology, structure and
characteristics of the Lead-acid batteries, Journal of Nano-and electronic
Physics, 6 (3), p. 0328-1 – 0328-4.
20. A. J. Bard, L. R. Faulkner (2001), Electrochemical methods.
Fundamentals and applications, 2
nd
ed., John Wiley and Sons, NewYork.
21. Balázs Broda, György Inzelt (2018), Internal resistance and
temperature change during over-discharge of lead-acid battery, J.
Electrochem. Sci. Eng. 8(2), p. 129-139.
22. Behzad Rezaei et al. (2012), Electrochemical performance of lead acid
battery using ammonium hydrogen sulphate with different alkyl groups, Ionics
18, p. 109-116.
23. Behzad Rezaei et al. (2011), The roles of alkyl branches of Ion liquid
in the corrosion resistance of Pb/Sb/Sn grids alloy in lead-acid battery, Int.
Journal of Electrochemistry, Vol. 2011.
24. Behzad Rezaei et al. (2011), Influence of acidic ionic liquids as an
electrolyte additive on the electrochemical and corrosion behaviors of lead-
acid bettery, J. Solid State Electrochem 15, p. 421-430.
25. Behzad Rezaei et al. (2008), Effects of tetrabutylammonium hydrogen
sulfate as electrolyte additive on the electrochemical behavior of lead acid
battery, J. Solid State Electrochem, Vol 12, p. 1663-1671.
26. Behzad Rezaei et al. (2008), Application of ionic liquids as an
electrolyte additive on the electrochemical behavior of lead acid bettery,
Journal of Power Sources, 187, p.605-612.
138
27. Bing Liu et al. (2017), Study on residuel discharge time of lead-acid
battery based on fitting method, AIP Conference Proceedings 1839, 020008.
28. Bo Hong et al. (2014), Hydrogen evolution inhibition with
diethylenetriamine modification of activated carbon for lead-acid battery,
RSC Advances 4(63), p. 33574-33577.
29. Bortolamei Nicola et al. (2017), Additive for electrolyte of lead-acid
batteries, EP 3021415B1 patent.
30. Brandan Sims et al. (2017), Review of battery technologies for Military
land vehicles, Defence Science and Technology Group, Australia.
31. B. B. Damaskin et al. (1975), Adsorption organischer Verbindungen an
elektroden, Akademie-Verlag, Berlin, p.236.
32. B. Hariprakash et al. (2001), Ceria – Supported Platinum as hydrogen
– oxygen recombinant Catalyst for lead – acid batteries, Electrochemical and
Solid – State Letters, 4(3) A23-A26.
33. Cheng Siong Lee et al. (2013), Development of Fast Large Lead-Acid
Batttery Charging System Using Multi-state Strategy, Int. J. on Computer,
Consumer and Control, 2(2), 56-65.
34. Constantine Spanos (2017), Investigating the efficacy of inverse-
charging of lead-acid battery electrodes for cycle life and specific energy
improvement, Columbia University.
35. Davood Nakhaie et al. (2017), Dependence of the electrochemical and
passive behavior of the lead-acid battery positive grid on electrode surface
roughness, The Journal of Science & engineering, 73 (11), p. 1359-1366.
36. Detchko Pavlov (2011), Lead-acid Batteries: Science and technology -
139
A handbook of lead – acid battery technology and its influence on product,
Elsevier.
37. Deyab M.A. (2018), Ionic liquid as an electrolyte additive for high
performance lead-acid batteries, Journal of Power Sources, 390, p. 176-180.
38. Dirk Uwe Sauer et al. (2007), Charging performance of automotive
batteries-An underestimated factor influencing lifetime and reliable battery
operation, Journal of power Sources 168 (1), 22-30.
39. Dragan Slavkov et al. (2002), Effect of Sn and Ca doping on the
corrosion of Pb anodes in lead acid batteries, Journal of Power Sources 112,
p. 199-208.
40. Pamela G. Horkos et al. (2015), Review on different charging
techniques of lead-acid batteries, 2015 Third International Conference on
Technological Advances in Electrical, Electronics and Computer Engineering
(TAEECE), Beirut, p. 27-32.
41. Dr. Wiliam Murray et al. (2011), Electro material enhancements for
lead – acid – batteries, the 2011 NDIA ground vehicle systems engineering
and technology symposium, Michigan, p.1-4.
42. D. Berndt (1997), Maintenance-Free batteries, Second ed. Taunton,
Somerset, New York, Chichester, Toronto, Brisbane, Singapore: Research
studies press LTD, John Wiley & Sons INC.
43. D. G. Enos et al. (2017), Understanding function and performance of
carbon additives in lead-acid batteries, J. Electrochem. Soc., 164 (13), p.
3267-3284.
44. D. Pavlov et al. (2018), Benzyl benzoate as an inhibitor of sulfation of
140
negative electrodes in lead-acid batteries, Journal of Energy Storage, 17,
p.336-344.
45. D. Pavlov et al. (2012), Lead-carbon electrode with inhibitor of
sulfation for lead-acid batteries operating in HRPSoC duty, Journal of the
Electrochemical Society, 159 (8), p. 1215-1225.
46. D. Pavlov et al. (1995), The effect of selenium on the electrochemical
behavior and corrosion of Pb-Sn alloys in lead-acid batteries, J. Electrochem.
Soc., Vol 142, p. 2919.
47. E.Meissner (1997), Phosphoric acid as an electrolyte additive for
lead/acid batteries in electric-vehicle applications, J. Power Sources, Vol. 67,
p. 135-150.
48. E.M.Rus and et al. (2005), The influence of curing process on the lead-
acid battery performance, 6
th
Advanced Batteries and Accumulators – ABA.
49. E. Voss (1988), Effects of phosphoric acid additions on the behaviour
of the lead—acid cell: A review, Journal of Power Sources, Vol. 24, p. 171-
184.
50. E. Voss et al. (1990), The aggregate-of- he e (‘K ge ha fe ) m de
of the PbO2/PbSO4 electrode, J. Power Sources, Vol. 30, p. 209 – 226.
51. Feng Wang et al. (2016), Reseach progresses of cathodic hydrogen
evolution in advanced lead-acid batteries, Science bulletin, 61 (6), p.451-458.
52. Gadipudi Murali et al. (2017), Recovery process of Sulphated Flooded
Lead-Acid batteries with organic polymer compounds as activator, Int. J.
Science and Research, Vol. 6 (10), p. 388-397.
53. Gerlach et al. (2019), Method for enhancing metal corrosion inhibition
in oil and natural gas production, Patent US 2019/0264088 A1.
141
54. Guo-Lin Wei et al. (1994), Electrochemical behavior of SnSO4 in
sulfuric acid solution, J. Power Sources, Vol. 52 (1), p. 81-85.
55. G. Petkova et al. (2006), Influence of polymer additive on the
performance of lead-acid battery negative plates, J. Power Sources, Vol. 158
(2), p. 841-845.
56. G. Toussaint et al. (2005), Effect of additives in compressed lead-acid
batteries, J. Power Sources, Vol. 144 (2), p. 546-551.
57. Hai-Yan Hu et al. (2019), Anhancing the performance of motive power
lead-acid batteries by high surface area carbon black additives, Appl. Sci. 9,
186.
58. Hany A. Serhan et al. (2018), Effect of the different charging techiques
on battery life-time: Review, 2018 international conference on innovative
trends in computer engineering (ITCE), p. 421-426.
59. Hany M. Abd El-Lateef et al. (2019), Corrosion inhibition and
adsorption behavior of phytic acid on Pb and Pb-In alloy surfaces in acidic
chloride solution, International Journal of Industrial Chemistry, 10, p. 31-47.
60. Hassan Karami et al. (2010), Sodium Sulfate Effects on the
Electrochemical Behaviors of Nanostructured Lead Dioxide and Commercial
Positive Plates of Lead-Acid Batteries, Int. J. Electrochem. Sci., 5, p. 1046 –
1059.
61. Heide Budde-Meiwes et al. (2012), Dynamic charge acceptance of
lead-acid batteries: Comparison of methods for conditioning and testing,
Journal of power Sources, 207, p. 30-36.
62. Henry A. Catherino et al. (2004), Sulfation in lead-acid batteries,
Journal of Power Source, Vol. 129, p. 113-120.
63. Huanhuan Hao et al. (2018), A review of positive electrode additives in
142
Lead-Acid Batteries, Int. J. Electrochem. Sci., 13, p. 2329-2341.
64. Huiqi Wang (2010), Electrochemical performance and synthesis of
nanostructured lead oxide, Modern applied science, Vol.4, No.4, p. 116-121.
65. H.A. Abd El-Rahman et al. (2011), Role of phosphoric acid on the
corrosion performance of Pb-1.7%Sb grid of lead-acid batteries, Afinidad
LX VIII, p. 348-355.
66. H. Dietz et al. (1995), Influence of substituted benzaldehydes and their
derivatives as inhibitors for hydrogen evolution in lead-acid batteries, J.
Power Sources, Vol. 53, p. 359 - 365.
67. H. Dietz et al. (1993), On the hydrogen balance in sealed lead/acid
batteries and its effect on battery performance, Journal of Power Sources,
Vol. 42, p. 89-101.
68. Jiali Lian et al.(2017), Enhanced performance of Lead Acid Batteries
with Bi2O2CO3/Activated carbon additives to negative plates, J. Electrochem.
Soc., Vol. 164 (7), p. 1726-1730.
69. Jingcheng Hu and et al. (2016), Additives of suppressing hydrogen
evolution at Carbon-Containing negative plates of valve-regulated lead-acid
batteries, Int. J. Electrochem. Sci., 11, p.1416-1433.
70. Johannes Büngeler and et al (2018), Advantages in energy efficiency of
flooded lead-acid batteries when using partial state of charge operation, 375,
p. 53-58.
71. J.F. Whitacre et al. (2012), An aqueous electrolyte, sodium ion
functional, large format energy storage device for stationary applycations,
Journal of Power Sources, Vol. 213, p. 255 – 264.
143
72. Kacper Kopczyński et al. (2018), Effect of Alkyltrimethylammonium
ions on corrosion and electrochemical behavior of Pb-Ca-Sn Alloy, Int. J.
Electrochem. Sci., 13, p. 11058-11073.
73. Kailun Chen et al. (2017), Effect of discharge rate on positive active
material of lead carbon battery for energy storage, IOP conf. Series:
Materials Science and engineering 250, 012057.
74. K.K. Yeung et al. (2015), Enhanced cycle life of lead-acid battery
using grapheme as a sulfation suppression additive in negative active
material, RSC Adv., 5, p. 71314-71321.
75. Linden et al. (2002), Handbook of batteries (3rd ed.), Mc Graw – Hill,
New York, p.235.
76. L. Torcheux et al. (1999), Effect of a special additive on the
performance of standby valve-regulated lead acid batteries, J. Power Sources,
Vol. 78, p. 147-155.
77. Masaaki Shiomi et al. (2001), Valve regulated type battery and
producing method thereof, Patent US6284411B1.
78. Metin Gençten et al. (2014), Voltammetric and electrochemical
impedimetric behavior of silica-based gel electrolyte for valve-regulated lead-
acid battery, J Solid State Electrochem 18, p. 2469–2479.
79. Monahov et al. (2011), Organic additives for improving performance
of lead – acid batteries, Patent US2011/0143214A1.
80. Monika Kwiecien et al. (2018), Dertermination of SoH of lead-acid
batteries by electrochemical impedance spectroscopy, Appl. Sci., Vol. 8,p.
873.
144
81. Muslet S. Hussain et al. (2008), Studying the effect of H2SO4/H2O ratio
on the properties of positive electrode in lead-acid battery, Iraqi Journal of
chemical and Petroleum Engineering, Vol. 9, No.1, p. 45-49.
82. M. Amjad et al. (2010), Electrochemical behavior of cerium oxide
incorporated lead dioxide electrodes electrodeposited from Ce
3+
containing
Pb
2+
electrolytes, Pakistan Journal of science, Vol. 62, No. 2, p. 71-74.
83. M.A. Deyad (2018), Ionic liquid as an electrolyte additive for high
performance lead-acid batteries, Journal of Power Sources, 390, p. 176-180.
84. M. Barak (1980), Electrochemical power sources. London, New York:
Peter Peregrinus ltd, Institution of Electrical Engineers.
85. M. Fouda et al. (2015), Effect of a mineral additive on electrical
performances of the positive plate of lead acid battery, J. Power Sources, 279,
p.146-150.
86. M. Fuji et al. (2014), Development of new templating approach for
hollow nanoparticles and their applications, Advanced Power Technology 25
(1), p. 91-100.
87. M. Matrakova et al. (2020), Electrochemical behavior of lead acid
battery alloys in presence of different surfactant additives in the electrolyte,
Bulgarian Chemical Cummunications, Vol. 52 (A), p. 74-79.
88. M. Safari Yazd et al. (2006), The effects of different additives in
electrolyte of AGM batteries on self-discharge, Journal of Power Sources
158, p.705–709.
89. M. Saravanan et al. (2015), Enhanced electrochemical performance of
a lead-acid battery by a surface modified negative grid with multiwall carbon
nanotube coating, RSC Adv., 5, p. 26081-26091.
90. Naima Boudied et al. (2015), The effect of surfactants on the efficiency
of lead acid batteries, Procedia – Social and behavioral Sciences 195, p.1618
145
– 1622.
91. Naima Boudieb et al. (2016), Effect of surfactants on the
electrochemical behavior of positive plate, Int. J. Electrochem. Sci, 11, p. 215
– 225.
92. Naima Boudieb et al. (2015), Influence of surfactant as an electrolyte
additive on the electrochemical and corrosion behaviors of lead-acid battery,
Applied Mathematics and Materials 54, 201-210.
93. Nanjan Sugumaran et al. (2015), Lead acid battery performance and
cycle increased through addition of discrete carbon nanotubes to both
electrodes, Journal of Power Sources, Vol. 279, p. 281-293.
94. Naresh Vangapally et al. (2017), Na2EDTA chelating agent as an
electrolyte additive for high performance lead-acid batteries, Electrochimica
Acta, Vol. 258, p. 1493-1501.
95. NNabundo N. Musei et al. (2019), The Impact of Sodium Sulfate
Additive on the Cycle Life of Lead Acid Battery, The Pharmaceutical and
Chemical Journal, 6 (6), p. 13-20.
96. Pamela G. Horkos et al. (2015), Review on different charging
techniques of lead-acid batteries, International conference on technological
advances in electrical, electronic and computer engineering, p.27-32.
97. Qin Wang et al. (2015), Stannous sulfate as an electrolyte additive for
lead acid battery made from a novel ultrafine leady oxide, Journal of Power
Sources, Volume 285, p. 485-492.
98. Raymond J. Jasinski et al. (1990), Process and composition for
protecting chrome steel, Patent US 5120471 A.
99. Robab Khayat Ghavami et al. (2016), Effects of surfactants on sulfation
146
of negative active material in lead acid battery under PSOC condition,
Journal of Energy Storage, Vol. 7, p. 121 – 130.
100. R. David Prenganman (2001), Challenges from corrosion-resistant
grid alloys in lead acid battery manufacturing, Journal of Power Sources, 95
(1-2), p. 224-233.
101. Said SALIH et al. (2014), Effect of boric acid on corrosion and
electrochemical performance of Pb-0.08% Ca-1.1% Sn alloys containing Cu,
As, and Sb impurities for manufacture of grids of lead-acid batteries, Turkish
Journal of Chemistry, 38, p. 260 – 274.
102. Salma Khatbi et al. (2018), Electrochemical and metallurgical
behavior of lead-aluminum casting alloys as grids for lead-acid batteries,
Port. Electrochim. Acta, 36 (2), p.133-146.
103. Shuai Kang et al. (2018), Dynamic charge acceptance and hydrogen
evolution of a new Mxene additive in advanced lead-acid batteries via a rapid
screening three-electrode method, Chemical Communications, 54, 3456-
3459.
104. Song Jie Hou et al. (2006), Experimental Study on the optimum Sensity
of ITE Additives for a lead- acid Ba e ’ ife ga i , Journal of Asian
Electric Vehicles, Vol. 4 (2), p. 939-946.
105. Steven W. Swogger et al. (2014), Discrete carbon nanotube increase
lead acid battery charge acceptance and performance, Journal of Power
Sources, 261, p. 55-63.
106. Suqin Wang et al. (1995), Effects of additives on the discharge
behavior of positive electrodes in lead – acid batteries, Journal of Power
Sources, Vol. 55, p. 47-52.
147
107. S. D. Mcallister et al. (2007), J. Power Sources, 173, p. 882-886.
108. S. Gust et al. (1990), Effect of Organic additives on the lead – acid
negative plate, Journal of Power Sources, Vol. 30, p. 185-192.
109. Thi Minh Phuong Nguyen (2009), Lead acid batteries in extreme
conditions: accelerated charge, maintaining the charge with inposed low
current, polarity inverss introducing non-conventional charge methods,
University Montpellier II- Sciences et Techniques du Languedoc.
110. TONG Shaoping et al. (2008), Oxygen Evolution Behavior of PTFE-F-
PbO2 Electrode in H2SO4 Solution, Chinese Journal of Chemical
Engineering, Vol.16, No. 6, p. 885—889.
111. V. Mahajan et al. (2019), Role of nano-carbon additives in lead-acid
batteries: a review, Bull. Mater. Sci., 42:21, p.1-12.
112. U. Christen et al. (2012), Estimator for charge acceptance of lead acid
batteries, Oil & Gas science and technology-Rev. IFP Energies nouvelles, 67
(4), p. 613-631.
113. Xiaoshi Lang et al. (2014), The use of nanometer tetrabasic lead
sulfate as positive active material additive for valve regulated lead-acid
battery, Journal of Power Sources, 270, p.9-13.
114. Yee Wan Wong et al. (2017), A new state-of-charge estimation
method for valve regulated lead acid batteries, Journal of engineering Science
and Technology, 12 (3), p. 584-595.
115. Ying Shi et al. (2013), Identification and remediation of sulfation in
lead-acid batteries using cell voltage and pressure sensing, Journal of Power
Source 221, p. 177-185.
116. Y. Guo et al. (1997), A study of the passivation mechanism of negative
plates in lead/acid batteries, J. Power Sources Vol. 64, p. 65.
148
117. Z. Ghasemi et al. (2007), Studies on corrosion resistance and
electrochemical behavior of Pb-Sb-As-S alloys as positive grids in lead-acid
batteries, Int. J. Electrochem. Sci., 2, p. 700-720.
118. T. Kimura et al. (2000), Effect of electrochemically oxidized carbon
colloid on lead acid batteries, J. Power Sources, Vol. 85, p. 149-156.
119. T. Mahalingam et al. (2007), Electrosynthesis and characterization of
lead oxide thin films, Materials characterization 58, p. 817-822.
120. Witantio et al (2018), Influences of carbon additives in the positive
active material of lead-acid batteries to improve capacity and life cycles, AIP
conference proceedings, 1983 (1), p. 050016.
121. W. Böhnstedt et al. (1987), Antimon poisoning in lead-acid batteries,
Journal of Power Sources, 19, p. 301-314.
122. W.A. Badawy, S.S. El-Agamy (1995), J. Power Sources, Vol. 55.