ข้อบกพร่องของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือ: ความหนาแน่นของพลังงานต่ำและอายุการใช้งานสั้น ตะกั่วซัลเฟตเกิดจากแผ่นขั้วลบของ
แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในระหว่างกระบวนการคายประจุ หลังจากวางแบตเตอรี่แล้ว อนุภาคขนาดเล็กของตะกั่วซัลเฟตจะถูกแปลงเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ของตะกั่วซัลเฟต และอนุภาคขนาดใหญ่ของตะกั่วซัลเฟตจะไม่ถูกเปลี่ยนเป็นตะกั่วในระหว่างกระบวนการชาร์จเนื่องจากความสามารถในการละลายน้อย นั่นคือแผ่นขั้วลบของแบตเตอรี่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์ซัลเฟต ส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่เสื่อมลงและล้มเหลวในที่สุด ในปัจจุบัน โดยการเติมวัสดุคาร์บอนจำนวนหนึ่งที่มีความจุจำเพาะสูง (ส่วนใหญ่เป็นถ่านกัมมันต์ กราไฟต์ คาร์บอนแบล็ค ฯลฯ โดยปกติจะน้อยกว่า 2wt %) ไปยังแผ่นขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเพื่อบรรเทาปัญหา เนื่องจาก วัสดุคาร์บอนสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าระหว่างวัสดุที่ใช้งานของแผ่น เพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของเพลต วัสดุคาร์บอนที่เพิ่มเข้าไปสามารถเก็บหรือปล่อยประจุจำนวนมากในทันที และวัสดุคาร์บอนสามารถใช้เพื่อลดขั้วไฟฟ้าลบ มีบทบาทบางอย่างในการบัฟเฟอร์กระแสของแผ่นขั้วลบ และสามารถยับยั้งการซัลเฟตของขั้วลบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ภายใต้สถานะที่มีประจุบางส่วนในอัตราสูง (HRPSoC) อย่างไรก็ตาม วิวัฒนาการของไฮโดรเจนที่มีศักยภาพเกินของขั้วไฟฟ้าลบจะลดลงเมื่อมีการเติมวัสดุคาร์บอนเข้าไป ในปัจจุบัน วิธีการเติมหลักคือการผสมกับผงตะกั่วไมครอน ฯลฯ เนื่องจากความหนาแน่นของผงตะกั่วไมครอนมีมากกว่าความหนาแน่นของวัสดุคาร์บอน การผสมของทั้งสองจะยากที่จะบรรลุความสม่ำเสมอ ทำให้เกิดการเคลือบแผ่นระหว่างการใช้งานแบตเตอรี่ ปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้อาจทำให้แบตเตอรี่ขัดข้องได้
คุณสมบัติทางเทคนิค:
นาโนคอมโพสิทชนิดตะกั่ว/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ถูกเตรียมและเพิ่มสารเติมแต่งลงในเพลตเชิงลบ ส่วนประกอบถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอและกระจายตัวได้ดี ยับยั้งการปรากฏตัวของอนุภาคขนาดใหญ่ของตะกั่วซัลเฟต ปรับปรุงอัตราการใช้สารออกฤทธิ์และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ภายใต้ HRPSoC
คอมโพสิตนาโนคอมโพสิตออกไซด์ที่มีตะกั่ว/รีดิวซ์นี้เตรียมโดย:
Pb(CH3COO)2·3H2O, วิตามินซี, พอลิไวนิลไพร์โรลิโดน, สารละลายกราฟีนออกไซด์ และน้ำ นำมาผสมกันอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ได้วัสดุทำปฏิกิริยา จากนั้นนำไปทำปฏิกิริยาไฮโดรเทอร์มอล การแยกของแข็งและของเหลว , การซักและการอบแห้งด้วยสุญญากาศ นาโนคอมโพสิตตะกั่ว/กราฟีนออกไซด์ที่ลดลงได้มาจากกระบวนการไพโรไลซิสในบรรยากาศไนโตรเจน
ข้อมูลการทดสอบ:
ศึกษาเส้นโค้งโพลาไรเซชันแคโทดิกของ PbrGO ในอิเล็กโทรไลต์ที่เตรียมโดยระบบทดสอบเคมีไฟฟ้า ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 1 เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นลบเปล่า (ไม่มี rGO และ Pb-rGO) ความหนาแน่นกระแสของปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของ Pb-rGO ที่เพิ่มเข้ามา ยิ่งไปกว่านั้น ในการเติมในปริมาณที่เท่ากัน การเติม rGO ทำให้เกิดความหนาแน่นกระแสสูงสุดของปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นว่า Pb rGO ที่เตรียมไว้มีวิวัฒนาการของไฮโดรเจนสูงกว่าศักยภาพที่มากเกินไปกว่า rGO ที่สอดคล้องกัน ซึ่งป้องกันปฏิกิริยาข้างเคียงของวิวัฒนาการของไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพบน แผ่นขั้วลบของแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จ และช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
รูปที่ 1 เส้นโค้งโพลาไรเซชันของเพลตลบของ Pb-rGO
ผลการทดสอบประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดเชิงลบแสดง (รูปที่ 2) ว่าเพลตเชิงลบของ PbrGO ที่เตรียมโดยการเติม 1.0wt % มีความจุจำเพาะที่ใหญ่ที่สุดและอายุการใช้งานยาวนานที่สุดภายใต้ HRPSoC
รูปที่. 2. แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดประกอบกับแผ่นขั้วลบที่มี Pb rGO ต่างกัน: (a) แผนภาพความสามารถในการคายประจุเริ่มต้นของประจุ 0.05C(C20) (ขวา); (b) แผนภาพวงจรชีวิตของ HRPSoC ที่อัตราการระบาย 1C (ซ้าย)
