[发明专利]一种亚氧化钛电极片及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种亚氧化钛电极片及其制备方法和用途。所述制备方法包括以下步骤：(1)对亚氧化钛细粉抽真空并施加压力进行预成型，得到预成型产品；(2)对步骤(1)所述预成型产品进行放电等离子烧结，得到所述亚氧化钛电极片。本发明提供的制备方法通过高Ti₄O₇含量的亚氧化钛与放电等离子烧结的相互配合，有效提高了亚氧化钛电极片的导电性和耐蚀性，有利于延长电极的使用寿命，提高所制备的亚氧化钛电极片的致密性，改善其韧性和后期加工性。本发明提供的制备方法中，粘结剂与亚氧化钛细粉均匀混合，通过预压成型可以减少电极片瑕疵，提升亚氧化钛电极片的性能。

技术领域

本发明属于陶瓷电极技术领域，涉及亚氧化钛，尤其涉及一种亚氧化钛电极片及其制备方法和用途。

背景技术

亚氧化钛(Ti_nO_2n-1)拥有独特的物理、化学及电化学性能，包括优异的导电性、极强的化学稳定性、耐腐蚀性和宽的电化学稳定电位窗口。基于亚氧化钛在物理、化学及电化学性能方面的特点，亚氧化钛逐渐被用于制备多种形式的电极，并应用于电池和废水处理等领域。

为实现亚氧化钛在电极中的应用，目前已形成了多种利用途径和制备方法。其一，是将亚氧化钛形成高的导电性、耐蚀性的复合电极材料，如CN102496704A和CN105932261A。其二，是将亚氧化钛作为基板表面包覆层或是将亚氧化钛作中间层设于基体材料及表面活性层之间。CN102817020A首次公开了一种钛基亚氧化钛板及其制备方法，采用溶胶热还原技术，在钛基板上高温原位合成亚氧化钛薄膜。随后，相继公开了类似的亚氧化钛包覆电极板的专利技术，如CN105297073A公开的一种铜基亚氧化钛电极板的制备方法；CN105967281A公开了一种钛基亚氧化钛电极制备方法。受钛基贵金属氧化物涂层(DSA)的启发，人们试图添加中间过渡层以保护钛基体不被腐蚀和氧化，进而到达提高钛基涂层电极的性能，如CN104218245A公开了一种钛/亚氧化钛/铅复合基板的制备方法，该方法是先粗化处理钛基板表面，然后经浸渍、干燥和烧结形成一层亚氧化钛，再在其表面电镀一层金属铅，获得一种用于双极性铅酸蓄电池的复合基板。CN105058916A公开了一种具有亚氧化钛中间涂层的电极材料，以钛、铝及其合金作为电极的内芯结构，采用涂覆法在其表面包覆亚氧化钛层，再采用电镀法在其表面镀上金属氧化物镀层或采用热分解法制备高活性稀贵金属氧化物层。其三，是将亚氧化钛粉体直接形成片状或块状用于制作电极，如CN105948733A公开了亚氧化钛可溶电极及其制备方法与在熔盐电解制备高纯钛中的应用，将原料制备成亚氧化钛块体，或亚氧化钛与钛棒或石墨棒结合在一起的亚氧化钛复合块体，再将其精加工即可得到亚氧化钛可溶电极，所得钛可溶电极含有极低C、N含量，从而在以此亚氧化钛可溶电极为阳极和/或阴极电解制备金属钛时得到不受阳极污染的高纯金属钛。

就已有亚氧化钛电极板的制备技术来看，所用亚氧化钛粉体或原位合成亚氧化钛是由系列钛氧化物(如TiO，T₃O₅，Ti₄O₇，Ti₅O₉，Ti₆O₁₁，Ti₇O₁₄，Ti₈O₁₅或Ti₉O₁₇)组成，由多种钛氧化物组成的亚氧化钛电极难以保持高导电性和耐腐蚀性。众所周知，不同钛氧化物具有不同的导电性、耐腐蚀性和电化学窗口，其中以Ti₄O₇的导电性为最好，但是以亚氧化钛粉体为原料，通过已有制备技术难于得到致密性好且保持高导电率的片状或块体材料，在实际应用中存在韧性差，后期加工性差等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种亚氧化钛电极片及其制备方法和用途。本发明提供的亚氧化钛电极片导电性和耐蚀性好，电极片瑕疵少，韧性和后期加工性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：