一种全钒液流电池用电极的制备方法与流程

文档序号:15452834发布日期:2018-09-15 00:23阅读:296来源:国知局

本发明涉及一种全钒液流电池用电极的制备方法,属于电池技术领域。



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50ma/cm2)和电压效率。



技术实现要素:

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种全钒液流电池用电极的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的:

一种全钒液流电池用电极的制备方法,以碳毡为原料,通过高频电压脉冲对碳毡表面进行微刻蚀。

所述的一种全钒液流电池用电极的制备方法,具体步骤为:将碳毡置于碳酸钠溶液中超声震荡,得到混合液,将脉冲发生器对混合液进行脉冲处理,处理完成后,离心分离,得到沉淀,将所述沉淀在惰性气体的保护下进行煅烧,得到电极材料。

所述的一种全钒液流电池用电极的制备方法,所述沉淀在煅烧之前先进行湿法球磨,具体为:将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3-4的比例置于球磨机中,球磨时间为30-40min,静置抽取上层水后得到球磨液。

所述的一种全钒液流电池用电极的制备方法,所述煅烧完成后,在得到的电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液,在烘箱中烘干后得到被修饰的电极材料。

所述的一种全钒液流电池用电极的制备方法,所述碳纳米管悬浮液是通过以下步骤获得的:在磁力搅拌器的作用下,缓慢将碳纳米管加入十二烷基苯磺酸钠溶液中,然后超声震荡30-40min。

所述的一种全钒液流电池用电极的制备方法,所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为1.2-1.5mol/l。

所述的一种全钒液流电池用电极的制备方法,所述碳酸钠溶液的浓度为2.2-2.8mol/l。

本发明所达到的有益效果:

本发明的制备方法操作简单,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,同时,可进一步通过碳纳米管修饰基底电极,得到高活性的电极,具有极好的耐腐蚀性和耐强氧化性,不易发生钝化;得到的电池充放电循环次数可达10000次以上(100%dod)。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种全钒液流电池用电极的制备方法,具体步骤为:

(1)将碳毡置于碳酸钠溶液中超声震荡,得到混合液,将脉冲发生器对混合液进行脉冲处理,时间为15-30min,激光频率为2khz,处理完成后,离心分离,得到沉淀,所述沉淀在煅烧之前先进行湿法球磨,具体为:将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3的比例置于球磨机中,球磨时间为30-40min,静置抽取上层水后得到球磨液;

(2)将所述球磨液在惰性气体的保护下,在1200-1300℃进行煅烧,得到电极材料;

(3)在得到的电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液,在烘箱中烘干后得到被修饰的电极材料;所述碳纳米管悬浮液是通过以下步骤获得的:在磁力搅拌器的作用下,缓慢将碳纳米管加入十二烷基苯磺酸钠溶液中,然后超声震荡30-40min。

其中,所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为1.2mol/l,所述碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠溶液的重量比为1:12。

所述碳酸钠溶液的浓度为2.2mol/l,所述碳毡和碳酸钠溶液的重量比为1:10。

实施例2

一种全钒液流电池用电极的制备方法,具体步骤为:

(1)将碳毡置于碳酸钠溶液中超声震荡,得到混合液,将脉冲发生器对混合液进行脉冲处理,时间为15-30min,激光频率为2.2khz,处理完成后,离心分离,得到沉淀,所述沉淀在煅烧之前先进行湿法球磨,具体为:将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3的比例置于球磨机中,球磨时间为30-40min,静置抽取上层水后得到球磨液;

(2)将所述球磨液在惰性气体的保护下,在1200-1300℃进行煅烧,得到电极材料;

(3)在得到的电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液,在烘箱中烘干后得到被修饰的电极材料;所述碳纳米管悬浮液是通过以下步骤获得的:在磁力搅拌器的作用下,缓慢将碳纳米管加入十二烷基苯磺酸钠溶液中,然后超声震荡30-40min。

其中,所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为1.5mol/l,所述碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠溶液的重量比为1:10。

所述碳酸钠溶液的浓度为2.8mol/l,所述碳毡和碳酸钠溶液的重量比为1:12。

实施例3

一种全钒液流电池用电极的制备方法,具体步骤为:

(1)将碳毡置于碳酸钠溶液中超声震荡,得到混合液,将脉冲发生器对混合液进行脉冲处理,时间为15-30min,激光频率为2khz,处理完成后,离心分离,得到沉淀,所述沉淀在煅烧之前先进行湿法球磨,具体为:将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:4的比例置于球磨机中,球磨时间为30-40min,静置抽取上层水后得到球磨液;

(2)将所述球磨液在惰性气体的保护下,在1200-1300℃进行煅烧,得到电极材料;

(3)在得到的电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液,在烘箱中烘干后得到被修饰的电极材料;所述碳纳米管悬浮液是通过以下步骤获得的:在磁力搅拌器的作用下,缓慢将碳纳米管加入十二烷基苯磺酸钠溶液中,然后超声震荡30-40min。

其中,所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为1.3mol/l,所述碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠溶液的重量比为1:12。

所述碳酸钠溶液的浓度为2.5mol/l,所述碳毡和碳酸钠溶液的重量比为1:10。

实施例4

一种全钒液流电池用电极的制备方法,具体步骤为:

(1)将碳毡置于碳酸钠溶液中超声震荡,得到混合液,将脉冲发生器对混合液进行脉冲处理,时间为15-30min,激光频率为2.5khz,处理完成后,离心分离,得到沉淀,所述沉淀在煅烧之前先进行湿法球磨,具体为:将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3的比例置于球磨机中,球磨时间为30-40min,静置抽取上层水后得到球磨液;

(2)将所述球磨液在惰性气体的保护下,在1200-1300℃进行煅烧,得到电极材料;

(3)在得到的电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液,在烘箱中烘干后得到被修饰的电极材料;所述碳纳米管悬浮液是通过以下步骤获得的:在磁力搅拌器的作用下,缓慢将碳纳米管加入十二烷基苯磺酸钠溶液中,然后超声震荡30-40min。

其中,所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为1.2mol/l,所述碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠溶液的重量比为1:11。

所述碳酸钠溶液的浓度为2.6mol/l,所述碳毡和碳酸钠溶液的重量比为1:11。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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