[发明专利]一种铅炭电池正极板栅及其制备方法和铅炭电池

说明书

本发明提供了一种铅炭电池正极板栅，该正极板栅包括基体板栅和该基体板栅表面的亚氧化钛膜；亚氧化钛膜的钛氧化物包括Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁。本发明提供的正极板栅表面的亚氧化钛膜结构致密，与正极活性物质之间具有良好结合力，具有高导电、耐腐蚀的特点，提高了正极板栅的耐腐蚀性能，增强了板栅与活性物质之间的结合能力，降低了界面电阻，避免了在循环过程中正极材料软化和脱落，提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池，具体涉及一种铅炭电池的耐腐蚀、高导电率的正极板栅。

背景技术

铅炭电池是一种由铅酸电池和超级电容器组合而成的比传统铅酸蓄电池更能有效抑制负极板的硫酸盐化现象的新型复合电池，不仅可延长其3-5倍寿命，能提高20％-50％的功率密度，且还能在铅酸电池的生产线上制造，实现大规模生产，在大规模储能和电动汽车领域中有广泛的应用前景。但是，随着负极性能的不断提升，电池正极成为了限制铅炭电池寿命的瓶颈，尤其硫酸电解液中正极板栅腐蚀等导致铅炭电池失效而成为制约铅炭电池的进一步发展的瓶颈。

板栅的腐蚀是铅酸蓄电池失效的一个重要原因，所以板栅除了具备为电化学活性物质提供电子传导媒介及充分保持电极活性物质作用外，还必须具备良好的抗阳极腐蚀能力。但由于工作期间的正极板处于较强烈的腐蚀条件下，在热力学上处于不稳定的状态，很容易发生阳极腐蚀，导致电池失效。一方面是由于正极上的活性物质PbO₂及含量为30-40％的H₂SO₄都是强氧化剂；另一方面，充电时正极所处的高阳极电位又可促进板栅的腐蚀。此外，工作期间产生的氧气也对电极具有很强烈的氧化作用。所以，为了延长正极板的循环寿命需要重点考虑正极板栅的腐蚀以及由于腐蚀所带来的一系列问题。虽然现有技术中在板栅合金中加入镉和砷来降低腐蚀性能，但是镉和砷对环境和人身有较大危害，应该严格使用。

因此，需提供一种更环保的方法来提高正极板栅的耐腐蚀性能。

发明内容

为满足现有技术的缺陷，本发明针对铅炭电池在循环过程中正极板栅腐蚀的问题，提供了一种腐蚀失效程度低的铅炭电池正极板栅，提高了铅蓄电池的循环使用寿命。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种铅炭电池正极板栅，所述正极板栅包括基体板栅和所述基体板栅表面的亚氧化钛膜；所述亚氧化钛膜的钛氧化物包括Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁。

优选的，所述基体板栅包括合金板栅。

优选的，所述合金包括按质量百分比计的如下组分：Mg：2.3wt.％～4.8wt.％；Cu：≤0.05wt.％；Mn：0.01wt.％～0.05wt.％；Cr：≤0.05wt.％；Si：≤0.08wt.％；Fe：≤0.10wt.％以及余量的Al。

优选的，所述亚氧化钛膜的厚度为20nm～200μm。

优选的，所述亚氧化钛膜中，所述Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁的质量百分比和≥85％；所述Ti₄O₇的质量百分比≥65％。

如上述任一项所述铅炭电池正极板栅的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将TinO2n-1粉末与硬质颗粒粉末混合，制得用于冷喷涂的混合粉末；

(2)采用冷喷涂工艺，在预处理的基体板栅上喷涂混合粉末制备所述亚氧化钛膜。