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全钒液流电池碳电极材料的研究进展
摘要：
随着全钒液流电池技术的不断发展，其碳电极材料的研究也越来越受到研究者们的关注。本文综述了全钒液流电池碳电极材料的研究进展。其中包括碳电极材料的选择、改性及其对电池性能的影响等方面。在材料选择方面，石墨、炭黑和碳纳米管等材料都被用于制备碳电极材料。在改性方面，表面修饰、功能化和复合等方法被用于改善碳材料的性能。实验结果表明，改性碳材料可以提高电池的循环性能和电化学性能，同时还可提高电池的能量密度和半电池电压。本文的综述对其它碳电极材料的研究也有一定的参考意义。
关键词：
全钒液流电池、碳电极材料、石墨、炭黑、碳纳米管
Abstract:
Withthecontinuousdevelopmentoftheall-vanadiumflowbatterytechnology,theresearchoncarbonelectrodematerialsforall-vanadiumflowbatterieshasattractedmoreandmoreattentionfromresearchers.Thisarticlesummarizestheresearchprogressofcarbonelectrodematerialsforall-vanadiumflowbatteries,includingtheselection,modification,andtheireffectsonbatteryperformance,etc.Intermsofmaterialselection,graphite,carbonblack,andcarbonnanotubeshavebeenusedtopreparecarbonelectrodematerials.Intermsofmodifications,surfacemodification,functionalization,andcompositeshavebeenusedtoimprovetheperformanceofcarbonmaterials.Experimentalresultshaveshownthatmodifiedcarbonmaterialscanimprovethecycleperformanceandelectrochemicalperformanceofthebattery,whilealsoimprovingtheenergydensityandhalf-cellvoltageofthebattery.Thisreviewarticlealsohascertainreferencesignificancetotheresearchofothercarbonelectrodematerials.
Keywords:
All-vanadiumflowbattery,carbonelectrodematerial,graphite,carbonblack,carbonnanotube
一、前言
全钒液流电池是一种新型的储能技术，由于其高效、环保、长寿命等优点，吸引了越来越多的研究者的关注。在全钒液流电池中，碳电极是其中一个重要的部分，它不仅影响电池的循环性能和电化学性能，还直接关系到电池的能量密度和半电池电压。因此，选用合适的碳电极材料，改进其性能，是实现全钒液流电池商业化应用的重要研究内容之一。
本文对目前碳电极材料的选择、改性及其对电池性能的影响等方面进行了综述，同时还对其它碳电极材料的研究提供了一定的参考意义。
二、碳电极材料的选择
目前，碳电极材料主要有石墨、炭黑和碳纳米管等材料。
（一）石墨
石墨是一种理想的碳电极材料，其导电性好、成本低、稳定性强等优点被广泛应用于全钒液流电池中。石墨材料由于结构中存在大量的层间空隙和宽阔的内部孔隙，因此对于电极反应的扩散传输和催化作用具有非常好的性能。在不同的石墨类型中，天然晶体石墨的热稳定性和化学稳定性都非常好，但是天然晶体石墨的粒径较大，需要通过粉碎或其他方法得到细小的颗粒，从而用于电极的制备。不过目前市场上的石墨容易受到氧化和污染等因素的影响，因此需要对其进行改性处理以提高其电化学性能。
（二）炭黑
炭黑比石墨更容易得到，并且其表面积较大，这使得炭黑在制备电极时更具有优势。不过由于炭黑的电导率较石墨低，因此需要增加其导电性能，通常是通过与石墨混合的方法来改善导电性能。可以使用混合物在电解液中制备电极，并且由于炭黑具有更高的比表面积，可以增强电极反应与电解液之间的相互作用，从而提高电池的性能。此外，还有一种叫做多孔炭黑的材料，在全钒液流电池中也有广泛的应用，其特点是比较容易得到，并且孔径分布均匀，具有良好的活性表现。
（三）碳纳米管
碳纳米管结构独特，其电化学性能和机械强度都非