[发明专利]阳极氧化共沉积法制备导电性聚苯胺修饰的钛基二氧化铅电极

说明书

一种阳极氧化共沉积法制备导电性聚苯胺修饰的钛基二氧化铅电极的方法，特别是以前驱体热分解制备得到的钛基金属氧化物电极为阳极，以含Pb²⁺、苯胺及碱金属硝酸盐的水溶液为电解液，通过阳极氧化共沉积以及硫酸水溶液中电化学掺杂活化制备导电性聚苯胺修饰的钛基二氧化铅电极的方法。本发明能够实现苯胺原位制备修饰二氧化铅电极，同时实现二氧化铅电极导电空间网络的构建、活性物质硫酸盐化的抑制以及活性物质微观结构的调控等多重功能，可以有效改善二氧化铅电极的性能。

技术领域

一种阳极氧化共沉积法制备导电性聚苯胺修饰的钛基二氧化铅电极的方法，特别是以前驱体热分解制备得到的钛基金属氧化物电极为阳极，以含Pb²⁺、苯胺及碱金属硝酸盐的水溶液为电解液，通过阳极氧化共沉积以及硫酸水溶液中电化学掺杂活化制备导电性聚苯胺修饰的钛基二氧化铅电极的方法。该电极可作为铅蓄电池的正极板使用，属于电极材料制备及铅蓄电池正极板制备技术领域。

背景技术

铅蓄电池利用电化学原理实现物质和能量的转化，电极板/电解液界面的特性，特别是正极活性物质/电解液界面的特性是影响电池性能的重要因素；电极板的微观结构和形貌不仅影响电极板/电解液界面的特性，而且影响电池活性物质利用率、电极的导电性以及使用寿命。因此，新型铅蓄电池电极材料的研发具有重要的意义。

1.铅蓄电池正极活性物质添加剂的作用机理

铅蓄电池电极板/电解液界面的特性直接影响蓄电池的性能。铅蓄电池正极板的容量、能量、电量输出以及循环使用寿命等性能都与界面反应、电子传递、物质(反应物和产物)传递速率密切相关，是电子和物质同时进行的传递过程。具体与以下因素密切相关：

(1)界面反应

铅蓄电池正极活性物质(PAM)在放电状态下主要由硫酸铅(PbSO₄)组成，正极活性物质充放电过程的反应式如下：

该反应在PAM/电解液界面附近发生，反应机理是溶液中的Pb²⁺发生氧化/还原反应，界面反应特性及反应的比表面积决定了反应的宏观速率。

(2)电子传递

电子在PAM/电解液界面发生转移，在固相PAM中进行传递。在电极放电时，二氧化铅晶体中的Pb⁴⁺接收由外线路传递来的电子还原为Pb²⁺转入溶液；电极充电时，溶液中的Pb²⁺氧化，将电子传送给外线路。在PAM内部的PAM/电解液界面发生的反应，必须经过PAM中电子迁移、电子导电、PAM与板栅界面电子导电等过程实现电化学界面反应转移的电子与外电路电子的定向移动。

(3)传质过程

传质过程在液相中进行。电极放电时，二氧化铅晶体中的Pb⁴⁺得到电子被还原为Pb²⁺转入溶液；Pb²⁺与溶液中HSO₄^-达到PbSO₄的容积度而沉淀出PbSO₄固体在电极上结晶析出。二氧化铅中的O^2-与溶液中的H⁺化合成水，随着放电的进行不断有PbSO₄沉积；在电极充电时，溶液中的Pb²⁺氧化，溶液中的H₂O分子将H⁺离子留在溶液中，O^2-和Pb⁴⁺进入二氧化铅晶格。在PAM/电解液界面附近必然存在反应物和产物从液相主体到PAM内部的质量传递和从界面外到电极表面的内传质过程。

(4)固/液平衡