[发明专利]一种钛/亚氧化钛/铅复合基板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于双极性铅酸电池钛/亚氧化钛/铅复合基板的制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池因其生产工艺成熟、价格低、安全性高等的优点，目前其仍占据着二次电池一半以上的份额，但传统铅酸蓄电池存在比能量低的严重缺点。双极性铅酸电池作为先进铅酸电池的一种，用双极性基板替代了板栅和电池内部的连接件，减少了铅用量；而且，在双极性电池中，电流的流动方向与传统电池不同，是垂直于电极表面，因而大大缩短了电子传输路径，从而提高了活性物质的利用率和铅酸电池的比能量及比功率。

双极性铅酸电池中的关键部件为双极性基板。双极性基板需要满足以下要求：(1)良好的电子导电性；(2)在铅蓄电池的环境中保持稳定，防止电解液从一侧向另一侧渗透；(3) 与活性物质结合牢固，并形成良好的电子导电界面；(4) 高的析氧和析氢过电位；(5) 机械强度高。

已报道可使用的双极性铅酸电池基板是用亚氧化钛陶瓷粉末经热压成型制得。亚氧化钛具有很好的电子导电性，并且具有很高的化学稳定性，在强酸、强碱以及强氧化性条件下都可以长时间的稳定的存在，缺点是机械强度低，而且在压制成型时加入的高分子粘结剂影响双基板的导电性。金属钛具有比重小、强度高、耐腐蚀等特点，但金属钛板直接用于铅酸电池的双极性基板存在着自身的缺点，就是其在正极一侧由于PbO₂的强氧化性和正极电势的作用下表面生成一层氧化膜，而这层氧化膜基本不具有电子导电的性，而且该氧化膜与活性物质的结合强度差，因此会造成电极极化不断增加和活性物质脱落，最终导致电池无法正常进行充放电循环。因此一种能同时满足双极性基板五项需求的钛/亚氧化钛/铅复合基板的开发很有必要。

 发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于双极性铅酸电池的钛/亚氧化钛/铅复合基板的制备方法，采用本发明的方法得到的钛/亚氧化钛/铅复合基板具有良好的电子导电性、稳定性以及高的机械强度。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种钛/亚氧化钛/铅复合基板的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，对钛板进行预处理，先除去钛板表面的氧化层，再对钛板进行表面粗化处理；

步骤2，将所需体积比的钛酸四丁酯、无水乙醇I以及质量百分比36%的HCl溶液混合，得到第一溶液；同时将一定量的碳源加入无水乙醇II中，得到第二溶液；边搅拌边将第二溶液加入到第一溶液中，得到第三溶液；往第三溶液中加入一定量的聚乙二醇2000，得到溶胶；

步骤3，将步骤1处理过的钛板放入步骤2的溶胶中，浸渍20～30s后进行干燥处理，干燥后再在氩气环境中进行烧结，即可得到的钛/亚氧化钛复合板；

步骤4，将步骤3得到的钛/亚氧化钛复合板置于电镀溶液中，电镀溶液为K₄P₂O₇ 150～200g/L、Pb(CH₃COO)₂ 40～80g/L以及添加剂5～20g/L的混合液，电镀以钛/亚氧化钛复合板作为阴极，以纯铅板作为阳极；其中，阴极和阳极的表面积比为1:2～1:4，阴极电流密度为1～2A/dm²，电镀0.5-5h即可得到所需的钛/亚氧化钛/铅复合基板。 

其中，步骤1中，所述钛板的厚度为0.05-1mm。

其中，步骤2中，所述钛酸四丁酯、无水乙醇以及盐酸的体积比为17：68：2～3。

其中，步骤2中，所述碳源为葡萄糖、柠檬酸或蔗糖，所述碳源的加入摩尔量与所述钛酸四丁酯的加入摩尔量相等。

其中，步骤2中，所述聚乙二醇2000的加入摩尔量为所述碳源加入摩尔量的1.5%～2.0%。

其中，步骤3中，所述干燥温度为100～120℃，干燥时间为20～30min；烧结温度为900-950℃，烧结时间为3～4h。

其中，步骤4中，所述添加剂为苯酚、苯三酚、对苯二酚或间苯二酚中的一种或任意几种按任意比例的混合物。

其中，步骤4中，所述电镀温度为15～35℃、电镀溶液的pH值为8～10。