【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用钛基铅炭电池及其制备方法，属先进铅酸电池。
技术介绍
1、铅炭电池是在传统铅酸电池的基础上发展起来的先进电池技术，它是在铅酸电池负极中添加了具有电容特性的碳材料。铅炭电池在保留铅酸电池的优势基础上，显著提升了铅酸电池的性能，是目前安全性、性价比、可持续性最好的电化学储能技术。但是，和其它高能二次电池相比，铅炭电池依然面临着一些问题，如能量密度低和循环寿命短，其主要原因是电池活性物质利用率低、非活性铅板栅质量过大、正极板栅易腐蚀、负极硫酸盐化以及电池的正负极性能不匹配等。虽然铅炭电池负极添加了碳材料有利于负极活性物质利用率的提高，但是电池整体能量密度依然受限于板栅的重量。人们采用耐高电压耐强酸的导电多孔材料提高正极活性物质利用率，采用碳、铝等轻质材料作为板栅降低电池的重量，使用多组分的铅合金来提高正极板栅的抗腐蚀性能。但是，这些措施和手段难以有效解决铅炭电池面临的难点，而且铅炭电池经常在高倍率状态下充放电，由于高倍率电流的冲击，电池板栅腐蚀更严重。中国专利申请：202110405582.1“铅炭电池用板栅合金及其制备方法”认为，铅炭电池技术不断发展，铅炭电池负极性能不断提高，但是，在铅炭电池的测试中人们发现，引起电池失效主要因素不再是负极，而是正极板栅的腐蚀问题，铅炭电池的正负极匹配问题日益突出。
2、中国专利申请：201711213898.0“一种集流体在铅炭电池或铅酸电池中的应用”专注于降低内并式铅炭电池活性物质和板栅的接触电阻，对铅炭电池能量密度提高效果不明显。中国专利申请；20201151
3、在目前关于铅炭电池的研究中，存在以下问题：
4、(1)铅炭电池负极循环性能已经大大提高，电池失效的主要原因是正极板栅腐蚀，电池性能受限于正极，电池存在正负极不匹配问题；
5、(2)大多仍使用传统铅合金板栅，基于铅合金板栅的铅炭电池的能量密度没有提高；
6、(3)铅炭电池活性物质利用率还有待提高，从活性物质的角度还可以提升铅炭电池能量密度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决铅炭电池能量密度较低、正极板栅容易腐蚀导致正负极不匹配、缺乏高性能的正、负极轻质板栅等问题，提供了一种钛基铅炭电池。
2、技术方案：为解决上述问题，本专利技术提供了一种钛基铅炭电池，采用以下技术方案：
3、一种钛基铅炭电池，由负极板、正极板、隔膜和电解液组成；
4、其中，负极板通过将铅膏涂敷于钛合金负极板栅上，经固化后制得；所述负极板铅膏原料的组分按重量份计算包括：100份铅化合物、0.5-50份碳基材料添加剂、0.9-2.65份负极添加剂、8-10份硫酸和10-13份去离子水；
5、正极板通过将铅膏涂敷于钛合金正极板栅上，经固化后制得；所述正极板铅膏原料的组分按重量份计算包括：100份氧化铅粉、0.1-0.3份胶体石墨、0.1-0.2份短纤维、6-10份硫酸和10-15份去离子水。
6、进一步的，所述的钛合金负极板栅为钛合金/中间层/铅合金的结构，中间层为导电金属层。
7、进一步的，所述的钛合金正极板栅为钛合金/中间层/铅合金的结构，中间层为金属氧化物。
8、进一步的，所述负极板铅膏原料中的碳基材料添加剂为活性炭、铅碳复合物、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和石墨中的一种或者几种。
9、进一步的，所述负极板铅膏原料中的负极添加剂为硫酸钡、腐殖酸、乙炔黑、短纤维和木素磺酸钠的组合。
10、进一步的，所述的负极板铅膏原料中负极添加剂的组成为：硫酸钡0.5-1.5份、腐殖酸0.1-0.3份、乙炔黑0.1-0.4份、短纤维0.1-0.15份、木素磺酸钠0.1-0.3份。
11、本专利技术还公开了一种钛基铅炭电池制备方法，包括以下步骤：
12、(1)按照所述负极板铅膏组成，和膏后将铅膏涂覆于钛合金负极板栅上，经过固化制得负极板。
13、(2)按照所述正极板铅膏组成，和膏后将铅膏涂覆于钛合金正极板栅上，经过固化制得正极板。
14、(3)将负极板、正极板与隔膜进行组装，加入电解液封装，制得钛基铅炭电池。
15、其中，钛合金负极板栅的制备包括以下步骤：
16、(1)钛合金基体用碱洗、除油进行预处理。
17、(2)钛合金基体上化学镀铜。钛合金经过敏化、活化、化学沉积步骤进行化学镀铜。敏化步骤中敏化溶液为氯化亚锡的盐酸溶液，氯化亚锡的浓度为10-40g/l，盐酸的浓度为20-80ml/l，敏化时间为5-20分钟。活化步骤在有氨水的硝酸银溶液中进行，氨水浓度为1-10ml/l，硝酸银的浓度为2-8g/l，活化时间为5-15分钟。化学沉积的溶液组成为：10-40g/l五水硫酸铜，10-40ml/l甲醛，10-30g/l氢氧化钠，20-60g/l酒石酸钾钠(四水合物)，40-80g/l edta二钠盐(二水合物)，20-50mg/l 2,2'-联吡啶，10-30mg/l亚铁氰化钾，化学沉积时间为6-10小时。
18、(3)电沉积铅合金。电沉积溶液组分为：100-200g/l pb2+，30-90g/l sn4+，30-80g/l游离酸，2-10g/l胶。电沉积条件包括：温度为25℃，电流密度为10-40ma/cm2，电沉积时间为30-120分钟。pb2+以铅盐的形式加入，所述的铅盐包括氟硼酸铅、硝酸铅、甲磺酸铅、氯化铅、氟硅酸铅中的一种或者几种。sn4+以锡盐的形式加入，所述的锡盐为氟硼酸亚锡、硫酸亚锡、甲磺酸亚锡中的一种或者几种。所述的游离酸为硼酸、氟硼酸、氟硅酸、甲磺酸中的一种或者几种。所述的胶为木工胶、桃胶、动物胶、明胶中的一种或者几种。
19、其中，钛合金正极板栅的制备包括以下步骤：
20、(1)钛合金基体用碱洗、除油进行预处理。
21、(2)制备金属氧化物中间层。金属氧化物可以是锡锑氧化物、钌钛氧化物、钌钛锡氧化物、铱锡氧化物中的一种，用刷涂热分解法制备，中间层金属氧化物含量为10-20mg/cm2。按10-20mg/cm2金属氧化物含量根据所需金属氧化物浓度比配置相应的金属离子的醇溶液，然后在醇溶液中加入一定量的盐酸、硝酸或者醋酸得涂覆液，将所配置的涂覆液刷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钛基铅炭电池，由负极板、正极板、隔膜和电解液组成；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述的钛合金负极板栅为钛合金/中间层/铅合金的结构，中间层为导电金属层。
3.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述的钛合金正极板栅为钛合金/中间层/铅合金的结构，中间层为金属氧化物。
4.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述负极板铅膏原料中的碳基材料添加剂为活性炭、铅碳复合物、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和石墨中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述负极板铅膏原料中的负极添加剂为硫酸钡、腐殖酸、乙炔黑、短纤维和木素磺酸钠的组合。
6.根据权利要求5所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述的负极板铅膏原料中负极添加剂的组成为：硫酸钡0.5-1.5份、腐殖酸0.1-0.3份、乙炔黑0.1-0.4份、短纤维0.1-0.15份、木素磺酸钠0.1-0.3份。
7.一种如权利要求1所述钛基铅炭电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：<...
【技术特征摘要】
1.一种钛基铅炭电池，由负极板、正极板、隔膜和电解液组成；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述的钛合金负极板栅为钛合金/中间层/铅合金的结构，中间层为导电金属层。
3.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述的钛合金正极板栅为钛合金/中间层/铅合金的结构，中间层为金属氧化物。
4.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述负极板铅膏原料中的碳基材料添加剂为活性炭、铅碳复合物、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和石墨中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的钛基铅炭电池，其特征在于，所述负极板铅膏原料中...
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