复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用.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CN106549162A(43)申请公布日2017.03.29(21)申请号201510607684.6H01M4/96(2006.01)(2006.01)(22)申请日2015.09.22H01M8/18(71)申请人许昌学院地址461000河南省许昌市魏都区八一路88号(72)发明人姚川付华峰李浩孟晶晶孙红(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371代理人李丙林王玉桂(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M4/90(2006.01)权利要求书1页说明书13页附图3页(54)发明名称复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用(57)摘要本发明公开了一种复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用。该制备方法包括以下步骤：将有机碳源前驱体溶于水或有机溶剂或其混合物中；加入一定量的微纳米球形颗粒材料作为硬模板；将三维碳基底材料置于悬浮液中充分浸渍，然后将其置于管式炉里进行碳化，最后将材料酸洗以除去作为硬模板的颗粒，并进行反复水洗、干燥。该复合电极材料的表面呈均匀多孔的形貌，孔道贯通，孔径尺寸为微纳米级别，具有较高的比表面积和孔隙率，同时表面含有一定数量的含氧官能团如羟基、羧基、内酯基等。该复合电极材料可同时用作全钒液流电池电极材料，2++具有较强的电催化活性，明显降低了VO/VO2氧化还原电对电极反应的电荷传递阻抗及由此产生的极化过电位。CN106549162ACN106549162A权利要求书1/1页1.一种制备用于全钒液流电池的复合电极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将有机碳源前驱体溶于水、或有机溶剂、或水和有机溶剂的混合物中；2)向上述溶液中加入微纳米颗粒状材料作为硬模板，然后将它们置于超声波洗槽中进行震荡，直至形成分散均匀的悬浮液；3)将三维碳基底材料置于所述悬浮液中进行充分浸渍，以使所述三维碳基底材料的内部表面被均匀包覆，然后将经包覆的三维碳基底材料取出，并放入真空干燥箱内在室温下进行干燥；4)将以上经干燥的材料置于程序升温管式炉中，并向所述炉中通入惰性气体，然后将所述炉的温度升高至目标温度，以将所述有机碳源前驱体碳化，然后将所述炉自然冷却至室温；5)使用酸溶液对经碳化的材料进行酸洗，以除去作为硬模板的所述微纳米颗粒状材料；6)使用去离子水对经酸洗的材料进行反复洗涤，以除去材料表面残留的酸和盐杂质，然后将其放入真空干燥箱内在室温下进行干燥备用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中的所述有机碳源前驱体为纤维素、淀粉、果糖、麦芽糖、半纤维素、阿拉伯胶、卡拉胶、阿拉伯糖、葡萄糖、蔗糖、聚乙烯醇、聚乙二醇和聚丙烯醇中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中的所述有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、乙二醇和二甲亚砜中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中的所述微纳米颗粒状材料为碳酸钙、氧化锌、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铁、碳酸钡、碳酸锶、碳酸锌、碳酸镁、碳酸锂、氢氧化镁、氢氧化锌和氧化铁中的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微纳米颗粒状材料的尺寸在10nm～10μm之间，并且其用量占所述悬浮液总质量分数的5％～40％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中的所述三维碳基底材料为碳纤维毡、石墨纤维毡、碳纤维纸、石墨纤维纸、泡沫碳和碳布中的至少一种。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中的碳化过程的升温速率为1～20℃/min，所述目标温度为600～1500℃，并且碳化时间为0.5～20h。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中的所述酸溶液是将氢氟酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、盐酸、乙酸和苯磺酸中的至少一种溶于水中而获得的溶液。9.一种通过根据权利要求1-8中任一项所述的方法制备的复合电极材料。10.一种通过根据权利要求1-8中任一项所述的方法制备的复合电极材料，或以所述复合电极材料为载体进一步负载有其它催化剂的材料在全钒液流电池的电极材料中的应用。2CN106549162A说明书1/13页复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用技术领域[0001]本发明涉及大规模储能电池技术领域，尤其涉及一种复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用。背景技术[0002]随着化石燃料的过度消耗和环境污染的日益加剧，各国政府正不断加大对风能和太阳能等可再生能源的投资研发力度，力争在化石能源耗竭之前找到行之有效的替代者。美国能源信息署推测，到2030年美国约40％的电力供应量将来自于可再生能源发电[钱伯章，美国可再生能源利用现状及预测，环球能源网，W