[发明专利]一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺

说明书

本发明公开了一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，工艺包括如下步骤：（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得碳毡原料；（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；（3）对混合液进行脉冲处理；（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，得到沉淀；（5）将沉淀进行湿法球磨；（6）将球磨料进行加热处理，得到电极材料；（7）退火降温，对电极材料进行冷却；（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。本发明操作简单，成本低，适合大规模成产，通过脉冲作用，得到高比表面积、高活性的基底电极，具有极好的耐腐蚀性和耐强氧化性，不易发生钝化。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体为一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺。

背景技术

全钒液流电池通过不同价态的钒电解液自下而上通过电极循环流动进行电化学反应，从而实现化学能和电能的相互转换。全钒液流电池是当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产业化的高效充电燃料电池，具有功率大、能量大、效率高、成本低、寿命长、无污染等优点，在光伏发电、风力发电、分布电站、电网调峰、通讯基站、UPS/EPS 电源、交通市政、军用蓄电等广阔领域具有良好应用前景，即将为人类带来前所未有、意义重大深远的新能源产业革命！

影响全钒液流电池性能的主要因素有电解液、电池结构以及电池关键材料等，电极是限制全钒液流电池应用发展的关键因素之一。理想的电极材料需要具有高的导电性和电催化活性，酸稳定性。目前其所使用的电极材料可分成金属类（Ti，Pb等）和炭素类（碳毡，碳纤维，碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料）。金属类电极容易形成钝化膜阻碍反应进行，且成本较高而难以推广。碳素材料具有较好的稳定性及比表面积，可实现较大电流充放电，是目前最常用的电极材料。然而商用碳材料导电性较差，对钒氧化还原电对惰性，导致较大的极化电阻及能量损失，限制了电流密度（大约为50 mA/cm2）和电压效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺。

本发明的技术方案是提供一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：

（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得处理后的碳毡原料；

（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；

（3）对混合液进行脉冲处理；

（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，得到沉淀；

（5）将沉淀进行湿法球磨；具体为：将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3.5-4.5的比例置于球磨机中，球磨时间为42-48min，静置抽取上层水后得到球磨料；

（6）将所述球磨料进行加热处理，具体的：保持对球磨料施加5.2GPa -6.5Gpa高压，同时对球磨料进行加热，保持球磨料的温度处于280℃-650℃之间，得到电极材料；

（7）退火降温，对电极材料进行冷却；

（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。

进一步的，所述步骤（1）中，消毒处理工序为将基底分别放入乙醇溶液内和丙酮溶液内静置5-10min，而后进行烘干清洁处理。

进一步的，所述步骤（2）中，所述碳酸钠溶液的浓度为2.2-2.8 mol/L。

进一步的，所述步骤（3）中，采用脉冲发生器对混合液进行脉冲处理。

进一步的，所述步骤（4）中，采用双层超滤膜对混合液进行过滤，从而得到沉淀。