全钒液流电池用石墨毡电极及改性方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113054203A(43)申请公布日2021.06.29(21)申请号202110284074.2(22)申请日2021.03.17(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人李反张庶吴孟强冯婷婷(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232代理人敖欢(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M4/96(2006.01)H01M8/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称全钒液流电池用石墨毡电极及改性方法(57)摘要本发明提供一种全钒液流电池用石墨毡电极及改性方法，包括如下步骤：1)将石墨毡浸泡在硫酸和/或硝酸组成的酸中超声处理来增加其亲水性；2)配制苯胺溶液；3)石墨毡表面进行电聚合：利用循环伏安法在石墨毡表面电聚合聚苯胺；4)将上述石墨毡在管式炉中保护气氛下加热碳化，最终制得全钒液流电池的改性电极；本发明提供的石墨毡电极可以通过电聚合时的扫描速率和循环圈数以及溶液浓度调控聚合过程。改性后的石墨毡电极亲水性和电化学活性较好，减少了全钒液流电池电极的极化，有效提高全钒液流电池的容量和能量效率。该石墨毡电极改性方法所需成本较低，反应简单易行，易于大规模生产过程。CN113054203ACN113054203A权利要求书1/1页1.一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)将石墨毡浸泡在硫酸和/或硝酸组成的酸中然后超声处理来增加其亲水性；2)配制苯胺溶液；3)石墨毡表面进行电聚合：利用循环伏安法在石墨毡表面电聚合聚苯胺；4)将上述石墨毡在管式炉中保护气氛下加热碳化，最终制得全钒液流电池的改性电极。2.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于步骤1)具体为：1)将石墨毡浸泡在硫酸和/或硝酸组成的酸中然后超声处理，酸中硫酸浓度为0‑18mol/L，硝酸浓度为0‑14mol/L，石墨毡超声处理的时间为1min‑1h，超声时水浴温度为23‑80℃。3.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于步骤2)具体为：2)配制苯胺溶液：在浓度为0.1～1mol/L的H2SO4溶液中，常温下配制出0.05‑0.3mol/L的苯胺溶液。4.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于步骤3)具体为：3)石墨毡表面进行电聚合：采用三电极体系，将经过超声处理的石墨毡作为工作电极，Hg/Hg2SO4电极作为参比电极，石墨板作为对电极，浸渍到制备好的0.05‑0.3mol/L的苯胺溶液中，使用循环伏安法进行电沉积，电压范围‑0.2‑0.7V，扫描速率5‑500mV/s，循环圈数10‑800圈，石墨毡表面沉积聚苯胺后将石墨毡取下，水洗烘干后备用。5.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于步骤4)具体为：4)将上述石墨毡在管式炉中保护气氛下加热碳化，一段预氧化温度100‑500℃，预氧化时间0.5‑10h，二段碳化温度500‑1200℃，碳化时间1‑12h，高温碳化后水洗烘干即得所述液流电池改性电极。6.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于：步骤4)中的碳化前驱体为聚苯胺。7.根据权利要求1所述的一种全钒液流电池用石墨毡电极的改性方法，其特征在于：步骤4)中的保护气体为氩气或氮气。8.权利要求1至7任意一种所述改性方法得到的全钒液流电池用石墨毡电极。2CN113054203A说明书1/5页全钒液流电池用石墨毡电极及改性方法技术领域[0001]本发明属于液流电池用石墨毡电极的改性方法，特别是一种全钒液流电池石墨毡电极及改性方法。背景技术[0002]液流电池因电池系统设计灵活.功率输出与电池容量相互独立、使用寿命长、可深度充放电、大电流充放电、整体性能稳定等优点，所以液流电池在大规模储能方面具有巨大的潜力，液流电池特别是全钒液流电池被认为能解决风能.太阳能、潮汐能等不稳定性和间断性问题。[0003]电极是液流电池的关键材料之一，在为液流电池发生氧化还原反应提供电化学活性表面方面起着至关重要的作用。因此需要具有高表面积，高孔隙率，高电化学活性和稳定性的电极以增强液流电池的性能。电极表面化学和组成对其对特定氧化还原反应的电化学活性有着显著的影响。这会严重影响液流电池的工作电流密度。因此，需要一种具有最小过电位的高性能，高效率的电极。氧化还原液流电池的电极材料通常是石墨毡，这是因为它们的低成本，高电导率和在浓酸性电解质中的高稳定性。然而，原始石墨毡的低电化学活性和动力学可逆性将氧化还原液流电池的