[發明專利]錫銻氧化物陽極材料涂層及其制備方法、液流電池鈦基錫銻氧化物電極

有效

• 申請號: 201810138409.8
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108390070B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 劉政;李遠發;趙健;羅小飛
• 申請（專利權）人: 浩發環保科技（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 李小靜

本發明公開了一種錫銻氧化物陽極材料涂層及其制備方法、液流電池鈦基錫銻氧化物電極。制備方法包括：(1)以含錫鹽和銻鹽的混合溶膠為前驅體溶膠，采用浸漬提拉法在基體表面成型凝膠濕膜；(2)干燥凝膠濕膜，得到凝膠干膜；(3)將凝膠干膜進行結晶預處理，至所述凝膠干膜轉變為錫銻氧化物薄膜；(4)將成型的錫銻氧化物薄膜進行結晶熱處理，得到具有導電功能的錫銻氧化物陽極材料涂層。液流電池鈦基錫銻氧化物電極包括鈦基體及其表面的上述錫銻氧化物陽極材料涂層。該方法可用于大面積錫銻氧化物薄膜成型，獲得的錫銻氧化物薄膜性能均勻、電導率高、耐電化學腐蝕性好。制備過程易于控制，工藝穩定，可重復性高，適用于工業化生產。

技術領域

本發明屬于新能源新材料制備技術領域，涉及有關甲基磺酸鉛液流電池陽極材料的制備技術，具體是涉及一種錫銻氧化物陽極材料涂層及其制備方法、液流電池鈦基錫銻氧化物電極。

背景技術

甲基磺酸鉛液流電池是一種新型氧化還原液流電池。以可溶性的甲基磺酸鉛(Ⅱ)作為基質溶液，充電時可溶的Pb(II)在負極表面還原形成金屬鉛，在正極表面氧化形成固體PbO₂，形成電勢差，由于采用單一電解液，無需隔膜，只需要使正負極保持一定的距離即可。這樣，使得電池的結構更為簡單，降低了電池造價和運行成本。但是，傳統的陽極材料一般采用石墨聚合物導電復合材料，正極沉積的活性物質PbO2(在酸性電解液中，主要以β-PbO2為主)與陽極的結合力不好，容易被溶液沖擊而脫落，造成電池容量的損失。采用金屬材料如鉑、鈀、釕等貴金屬，可以提高電極的導電性，增加鍍層與基體的結合力，但是價格昂貴，不適合商業應用。而價格低廉的金屬Ti作為陽極材料備受關注，為了防止在Ti表面形成金屬氧化物鈍化膜，并能夠發揮金屬基體電極高導電率和電導率分布均勻的優勢，在金屬鈦表面形成錫銻氧化物涂層，由于SnO₂、Sb₂O₃屬于金紅石型晶系，而且晶格尺寸和單元晶胞體積界于TiO₂和PbO₂之間，以它作中間層可緩和TiO₂和PbO₂之間的晶格不匹配因素，降低了電極內應力，防止了PbO₂的脫落；同時由于它們晶格尺寸相近，容易生成固溶體，涂層比較致密，在相界面上可阻止純TiO₂的析出，有效阻止鈦基體的鈍化。因此，在金屬鈦表面生成錫銻氧化物導電涂層備受人們的關注。

根據文獻報道，錫銻氧化物涂層的制備方法有電沉積法、熱分解法、熱浸法、金屬醇鹽的溶膠凝膠法。其中在電沉積法、熱分解法、熱浸法中大量的采用硝酸、鹽酸等試劑，不能夠滿足環保要求，不利于工業化生產，且制備的錫銻氧化物涂層性能均勻性差；而傳統的溶膠凝膠法中，主要利用金屬醇鹽的水解和聚合反應制備金屬氧化物或金屬氫氧化物的溶膠，再用溶劑、催化劑、配合劑等將溶膠濃縮成透明凝膠，此法得到的涂層均勻，但是生產成本較高，且熱處理工藝還不成熟，最終得到錫銻氧化物的性能不穩定，重復性差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種薄膜性能均勻、具有高電導率、高耐腐蝕性能、制備工藝簡單的錫銻氧化物陽極材料涂層及其制備方法，還相應提供一種液流電池鈦基錫銻氧化物電極。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種錫銻氧化物陽極材料涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)以含錫鹽和銻鹽的混合溶膠為前驅體溶膠，采用浸漬提拉法在基體表面成型凝膠濕膜；

(2)干燥所述凝膠濕膜，得到凝膠干膜；

(3)將步驟(2)所得的凝膠干膜進行結晶預處理，至所述凝膠干膜轉變為錫銻氧化物薄膜；

(4)將成型的錫銻氧化物薄膜進行結晶熱處理，得到具有導電功能的錫銻氧化物陽極材料涂層。