[发明专利]一种氮掺杂多孔碳毡材料及其在溴基液流电池中的应用

权利要求书

1.一种溴基液流电池用正极材料，其特征在于：所述正极材料为氮掺杂多孔碳毡，多孔碳毡的碳纤维中氮的掺杂量为2wt％-8wt％；于构成碳毡的碳纤维上具有多孔结构，孔径为0.1nm-30nm，孔体积为0.001-0.008cm³/g。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于：多孔碳毡的碳纤维中氮的掺杂量为4wt％-6wt％。

3.一种权利要求1-2任一所述的正极材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)将多巴胺溶解于水中，搅拌后得到均匀的多巴胺水溶液，多巴胺水溶液的浓度为100-500mg/100mL水；

(2)将原始碳毡材料浸泡于步骤(1)所制备的多巴胺水溶液中，搅拌，使多巴胺水溶液充分浸透原始碳毡材料；

(3)向步骤(2)所制备的包含碳毡的多巴胺水溶液中加入三(羟甲基)氨基甲烷溶液，并进行搅拌，保证多巴胺完全自聚合于碳毡的碳纤维上；其中三(羟甲基)氨基甲烷溶液的摩尔浓度为5-20mM；三(羟甲基)氨基甲烷溶液与多巴胺溶液的体积比为1×10^-4-9×10^-4；

(4)将步骤(3)处理后的碳毡取出并干燥，然后在800-1200℃、N₂气氛下煅烧2-5h，得到所述正极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，搅拌时间大于2h；步骤(2)中，搅拌时间大于0.5h；步骤(3)中，搅拌时间大于24h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，干燥温度为40-80℃，干燥时间为12h以上，煅烧温度为900-1000℃、煅烧时间为2-4h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：原始碳毡材料为商业化碳毡材料，厚度为3-6mm，孔隙率为90-98％。

7.一种权利要求1-2任一所述的正极材料在溴基液流电池中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述溴基液流电池包括氢溴液流电池、钒溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、锌溴液流电池、醌溴液流电池、锂溴液流电池或镁/溴液流电池。