铅负极板涂覆聚 (3,4-乙烯二氧噻吩)

铅酸电池是第一个商业使用的可充电电池，即使在其发明150年后，我们仍然没有经济的选择用于汽车，摩托车，轮椅，高尔夫球车，UPS系统和电信^[1]。由于新的电池化学物质非常昂贵，铅酸电池保持了它的市场份额。铅酸电池的失效主要是由于在深度放电循环过程中，在负极板表面形成较大的硫酸铅晶体。定期充电是防止铅酸蓄电池硫酸酸化的关键。硫酸化问题限制了铅酸电池在混合动力汽车(hev)中的广泛应用，其本质上要求在高倍率部分充电状态(HRPSoC)循环过程中尽可能实现最佳的充电恢复。

此外，由于循环过程中负极板的内阻和极化增加，电池的充电接受度下降。极化会导致寄生析氢反应导致充电电流降低，导致电池失效。据报道，碳添加剂可以有效地减少负极板处硫酸铅的不可逆形成。碳添加剂的效率主要受粒径、表面积、表面功能化、电导率和孔隙率的影响。研究发现，在负活性质量中使用电化学活性炭添加剂在缓解硫酸问题、提高电荷接受度和减少析氢方面非常有效。除了碳添加剂醛类、酯类、导电聚合物和金属氧化物外，NAM还被引入以减少负极板上PbSO₄的生成，从而提高电化学性能。

同样，在NAM中加入香兰素膨胀剂可降低释氢。在负活性物质(NAM)中添加0.3 wt %的苯甲酸苄酯(一种芳香羧酸酯)，可减小PbSO₄晶体尺寸，从而将HRPSoC循环从5500次提高到15000次，与原始电池相比。

图1. 1.4 V电压下铅酸蓄电池负极表面PEDOT沉积的电流响应^[1]

如图1所示，在1.4 V的施加电位下，在600秒内，使用计时电流法在负极板表面形成PEDOT。稳态电流响应在沉积时间上没有太大变化，清楚地证实了PEDOT涂层在整个沉积时间内是连续的电聚合和形成的。通过FT-IR光谱对官能团的鉴定，证实了负极板表面PEDOT膜的形成，如图2所示。1527和1326 cm^-1处的条带分别属于C-C的不对称拉伸模式和噻吩环C-C键的环间拉伸模式。1405 cm^-1处为噻吩环的C-H弯曲振动。1264、1154和1029 cm^-1处为C=C在乙烯二氧基中的弯曲振动，738 cm^-1处为C-H弯曲振动。955,812和680 cm^-1处的波段是C=C的特征拉伸振动。由此可以证明阐明了PEDOT的形成。

图2. 傅立叶变换红外光谱^[1]

[1] Naresh L M S K .Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) coated lead negative plates for hybrid energy storage systems[J].Electrochimica Acta, 2019, 301.

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