[发明专利]全钒液流电池正极石墨毡电极改性处理方法

说明书

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，特别涉及全钒液流电池正极石墨毡电极改性方法。 

背景技术

液流电池又称为氧化还原液流电池，是一种正、负极活性物质均为液态氧化还原电对的电池，可用于大规模电化学储能。目前，按照正负极使用的电解液不同可分为全钒、锌溴、多硫化钠／溴等多个体系。全钒液流电池由于具有结构简单、寿命长、可快速充电、容量增加容易等优点,显现出良好的应用和发展前景。全钒液流电池的电极材料要求耐强酸腐蚀、抗强氧化,具有优良的电化学活性、导电性、重现性、稳定性和机械强度。石墨毡由于具有较大的比表面积，可以提供充足的氧化还原反应活性位以及良好的电子传导性、机械稳定性而成为全钒液流电池电极材料的首选。虽然石墨毡的综合性能优越，但作为电极其电化学活性仍然不能满足钒电池日益发展的要求，亟需对石墨毡进行处理从而提高其电化学性能。有关提高石墨毡电极性能的研究中，常见的方法有热处理、电化学氧化法、浓硫酸处理法等，但各种方法皆有不足。常规热处理法虽工艺简单,但操作弹性小,能量消耗大,氧化反应不易控制；电化学氧化耗能耗时；浓硫酸处理则效果有限。因此，提高石墨毡催化活性是本领域的一个要解决的技术问题。 

由于全钒液流电池负极是V²⁺/V³⁺电对的可逆反应，氧化还原反应速度较快，而正极VO²⁺/VO₂⁺电对的氧化还原反应相对复杂和缓慢。因此，在全钒液流电池中，正极反应速率是决定正负极电化学反应速度的控制步骤，正极电极材料的改进也就成为重中之重。 

发明内容

本发明的目的是提供一种全钒液流电池正极石墨毡电极进行前处理的方法，以提高正极石墨毡在全钒液流电池中的电化学活性。 

本发明的技术方案如下：全钒液流电池正极石墨毡电极改性处理方法， 包括用氧化法对正极石墨毡电极处理，其特征在于：所述用氧化法对正极石墨毡电极处理包括预氧化步骤和氧化步骤，具体步骤如下： 

1）将98%H₂SO₄置于容器中，将K₂S₂O₈和P₂O₅加入容器的H₂SO₄中，并搅拌均匀，制成混合溶液，混合溶液各物质的比例以处理的石墨毡质量计算，质量比为：石墨毡∶过硫酸钾∶五氧化二磷∶98%浓硫酸=1∶2∶2∶115，将要处理的石墨毡放入混合溶液中，再将容器在水浴温度80℃下处理40min后，将容器从水浴中取出，室温冷却3h后，将石墨毡从混合溶液中取出，用去离子水冲洗至冲洗后的液体pH=7，制得预氧化石墨毡； 

2）将加入98%H₂SO₄的容器置于0℃冰浴中，在冰浴环境下，缓慢向98%H₂SO₄中加入KMnO₄并搅拌均匀，制得98%H₂SO₄与KMnO₄混合溶液，加入过程中，保持溶液温度小于20℃，98%H₂SO₄和KMnO₄的比例以处理的石墨毡质量计算，质量比为：石墨毡∶98%H₂SO₄∶KMnO₄=1∶176∶13，将步骤1）预氧化处理的石墨毡置于KMnO₄与98%H₂SO₄混合溶液中，然后将容器置于35℃水浴中处理2h后，在水浴条件下向容器中加入900ml去离子水，15min后再向容器中加入2.8L去离子水和50%H₂O₂30ml，水浴条件不变维持15min后，将石墨毡取出放入3L1：10HCl溶液中15min，去除其上的金属离子，将去除金属离子后的石墨毡取出，用去离子水冲洗至冲洗后的液体pH=7，置于80℃烘干箱烘干，即得改性后的石墨毡电极。