[发明专利]提高钒电池石墨毡电极活性的处理方法

说明书

本发明公开了一种提高钒电池石墨毡电极活性的处理方法，包括以下步骤：a.将石墨毡置于无水乙醇中进行超声波清洗；b.烘干；c.将清洗烘干的石墨毡浸泡在过氧化氢溶液中恒温加热到60℃‑100℃，加热1‑8h，而后烘干；d.将所述步骤c烘干后的石墨毡浸渍于过氧化氢溶液中，并按过氧化氢占总体积10％‑30％的比例缓慢加入浓硫酸，处理1‑8h；e.对所述d步骤处理过后的石墨毡进行清洗处理并烘干；所述c步骤和d步骤中，过氧化氢溶液的质量浓度均为3％～30％。本发明通过过氧化氢的加热预处理提高石墨毡的含氧官能团，再将石墨毡浸泡在过氧化氢和浓硫酸的混合溶液中，显著提高石墨毡的含氧官能团，进而显著提高石墨毡电极的活性。

技术领域

本发明属于钒电池领域，具体涉及一种提高钒电池石墨毡电极活性的处理方法。

背景技术

全钒氧化还原液流电池(钒电池)是利用不同价态的钒离子间的氧化还原反应进行能量储存与转化的二次能源系统。其特点是：无排放污染、容量可调、循环寿命长、可深度大电流密度放电、充电迅速、能量转化率高。钒电池作为储能电源主要应用在电站调峰、大规模光电转换、风能发电的储能电源以及作为边远地区储能系统，不间断电源或应急电源系统。

目前，钒电池使用的电极材料主要为碳素类的石墨毡碳毡，该材料具有电阻率低、稳定性好、比表面积大的优点。但钒电池电极反应在其表面的活性相对较低，所以需要对其进行活化处理，来提高电化学活性和电池性能。

常见的石墨毡处理方法有金属离子修饰、酸处理、热处理、氨化处理、电化学处理及综合处理。对石墨毡进行活化处理的原理：经过各种方法处理后，会使石墨毡的比表面积增大，反应面积增加。同时，处理后增加了碳纤维表面活性官能团如C＝O和C-O等活性官能团的数目，去除了碳纤维表面杂质如生产过程中引入的金属离子，降低了石墨毡的电阻，从而提高了石墨毡的电化学活性。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种提高钒电池电极材料活性的电化学处理方法，克服了因热处理和酸处理容易导致材料的过氧化而使电极材料稳定性下降、电池寿命降低的缺点。该方法工艺简单、成本低廉、处理条件缓和、氧化程度容易控制，可提高电极材料的活性。

本发明的技术方案为：

一种提高钒电池石墨毡电极活性的处理方法，包括以下步骤：

a.将石墨毡置于无水乙醇中进行超声波清洗；

b.烘干；

c.将清洗烘干的石墨毡在过氧化氢溶液中恒温加热到60℃-100℃，加热1-8h，而后烘干；

d.将步骤c烘干后的石墨毡浸渍于过氧化氢溶液中，并按过氧化氢占总体积10％-30％的比例缓慢加入浓硫酸，处理1-8h；

e.对d步骤处理过后的石墨毡进行清洗处理并烘干；

c步骤和d步骤中，过氧化氢溶液的质量浓度均为3％～30％。

为了进一步实现本发明，在进行所述c步骤时，石墨毡浸泡在过氧化氢溶液中加热的同时还进行加高压，高压压力在5×105Pa-20×105Pa。

为了进一步实现本发明，在进行所述e步骤时，采用超声波在蒸馏水中对石墨毡进行震荡清洗，超声波的震荡时间为10-50分钟，浸泡1-48小时。

为了进一步实现本发明，所述步骤b、步骤c和步骤e中的烘干采用去离子水烘干或加热烘干。

为了进一步实现本发明，浸泡后的石墨毡在烤箱中烘干，烘干温度为60-180℃，时间为1-48小时。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明将清洗烘干的石墨毡浸泡在过氧化氢溶液中恒温加热进行预处理，在加热过程中，过氧化氢分解并对石墨毡作用，增加石墨毡表面碳纤维的含氧官能团的数量。