N掺杂还原氧化石墨烯负载纳米氧化铅作为增强铅碳电池性能的负极添加剂

N掺杂还原氧化石墨烯负载纳米氧化铅作为增强铅碳电池性能的负极添加剂

该应用场景下电池的主要失效模式是负极板不可逆的表面硫酸化[5]。大量研究结果表明，通过引入额外的碳材料，如炭黑[6]、石墨[7]、活性炭[8]、碳纳米管[9]和石墨烯[10]等，可以大大抑制硫酸化现象显着增加电池的 HRPSoC 寿命。并提出了不同的理论，如导电效应 [11]、空间位阻效应 [12]、电容贡献 [13] 和电催化机制 [14]，以解释碳材料的潜在作用机制。

碳材料的使用可以通过抑制不可逆的硫酸化来显着增加铅酸电池（LAB）的循环寿命。但会加剧负极板的析氢副反应，不仅降低库仑效率，破坏极板微观结构，还会加速水分流失。在此，通过水热和煅烧工艺合成了 N 掺杂还原氧化石墨烯/氧化铅纳米粒子 (N-rGO/PbO) 复合材料。比较研究发现负载金属氧化物纳米粒子的策略具有高析氢过电位（_ηH), 和 N 掺杂可以延缓复合材料上的析氢反应 (HER) 的速率。此外，所得复合材料有助于促进石墨烯在负极活性材料（NAM）中的均匀分布和负极板的结构稳定性，并增强添加剂与NAM之间的结合。由于制备的复合材料添加剂的优越性，含有复合添加剂的铅碳电池（LCB）的高倍率部分充电状态（HRPSoC）寿命显着提高。具体而言，与具有相同含量 rGO 添加剂的电池（7742 次循环）和不含任何碳添加剂的电池（2777 次循环）相比，含有 0.50 wt% N-rGO/PbO 添加剂的模拟微电池显示出最佳循环寿命（17390 次循环）。此外，通过添加 0.50 wt% N-rGO/PbO 添加剂，^-1，倍率能力也得到了提高。总之，N-rGO/PbO 复合材料在铅碳电池中具有提高 HRPSoC 循环寿命和放电容量的巨大潜力。