专利名称：采用聚丙烯腈碳纤维的碳纤维电极材料的活化方法
技术领域：
本发明属于采用聚丙烯腈碳纤维的碳纤维电极材料的活化方法。
背景技术：
碳纤维制品具有良好的耐蚀性、导电性，多孔性等一系列有用、
的物理，化学性质。可做为电极或辅助材料用于各种类型电池，是发展新型储能电池的基本材料之一。但是未经处理的碳纤维的电化学活性有限，例如铁铬氧化还原液流型电池的铬负极反应，只有在担载金等贵金属催化剂或经高温等特殊处理后，碳纤维才具有电极活性。美国曾研究不同碳纤维毡、不同碳化温度、化学净化处理，不同催化体系等因素对碳纤维毡电极活性的影响。Giner公司在1982年的NASA CR-167921报告中认为1680°C碳化的粘胶毡担载金一铅催化剂是改善铬负极反应的最佳条件。日本一些公司不采用贵金属催化剂，主要研究途径是在较高温度《1600-250(TC )下进行碳化后，在含氧惰性气氛中再进行活化处理.如东洋纺绩公司的6(^63. 164公开特许，经1600°C碳化的纤维素碳纤维布在含有200乇氧的惰性气氛中、850°C处理30分钟。碳纤维表面的氧原子比从2. 5%增加到 10. 2%，电极电导率提高，电池的电流效率从90%提高到，96%。以上的碳纤维制备都需要高温设备，而且还需进一步活化处理。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种采用聚丙烯腈碳纤维的碳纤维电极材料的活化方法。本发明采用工业上约1300°C碳化的聚丙烯腈碳纤维，经过去除部分环氧树脂，在 60-0mmHg低真空条件，加热放空、再抽空、控制温度在(600—700) 士60°C。最后得到的碳纤维，表面活性增加，电极反应速度大大加快。本发明的特点是采用工业上约1300°C碳化的聚丙烯腈碳纤维，在不超过0. 5%浓度的环氧树脂丙酮溶液中经1-5分钟浸渍处理后的碳纤维编织布，在60-0mmHg低真空条件下加热至60(T5(TC，放入300mmHG Iat空气后，再抽空，反复8 —10次，温度变化范围为 (600-700) 士50°C，经2(Γ40分钟，自然降温冷却，碳纤维表而的环氧树脂经处理后碳化，形成三维结构的微小多孔体.比表面增加1倍以上表面含氧基团增多。电极活性提商的结果如附
图1。图1为Icm2表观电极面积在
0. 05mol / L CrC13 0. 05mol/L FeC12_lmol/L HCL 电解液中，在 25°C、 0 0.95V(vs. SEC)电位范围。lOmv/S扫描速度下所测的循环伏安特性(a)图为未经处理的碳布电极的测量结果，(b)图为本发明方法的热处理碳布电极的测量结果。对比 (a) (b)曲线上Cr3+/Cr2+和1 2+/ 3+电对的混合氧化还原峰电流可知，热处理后比热处理前高3倍以上，所测曲线形状稳定，多次样品测量结果重复。说明本发明方法的热处理使碳纤维表面活化，电极反应速度大大加快。本发明提供的碳纤维布活化处理工艺实施例如下 实施例1
工业上约1300°C碳化的聚丙烯腈碳纤维，在不超过0. 6%浓度的环氰树脂丙酮溶液中经1-5分钟浸渍处理后的碳纤维编织布，在60-0mmHg低真空条件下升温至630°C，放入1 atm空气，再抽空，反复10次，温度自然在630-780’ C内波动，约经 40分钟，自然降温冷却。经处理后碳纤维的表面性质改善，如表I数据。电极活性提高 3倍以上，如图1。实施例2
工业上约1300°C碳化的聚丙烯腈碳纤维，在不超过0. 5%浓度的环氯树脂丙酮溶液中经1-5分钟浸渍处理后的碳纤维编织布，在60-0mmHg低真空条件下升温至600°C，放入 300-400mmHg空气，再抽空，反复8次，温度自然在600_714°C内波动，约经30分钟，自然降温冷却。经处理后的碳纤维表面性质改善，电极活性提高3倍以上，如图1。实施例3:
工业上约1300°C碳化的聚丙烯腈碳纤维，在不超过0. 5%浓度的环氧树脂丙酮溶液中经1-5分钟浸绩处理后的碳纤维编织布在60-0 mmHg低真空条件下，升温至660°C放入 300-500 mmHg空气，再抽空反复8次，温度自然在550_680°C内波动，约经20分钟，自然降温冷却。经处理后的碳纤维表面性质改善，电极活性提高3倍以已如图1。
权利要求
1.采用聚丙烯腈碳纤维的碳纤维电极材料的活化方法，其特征在于采用工业上约 1300°C碳化的聚丙烯腈碳纤维。
2.根据权利要求1所述的采用聚丙烯腈碳纤维的碳纤维电极材料的活化方法，在不超过0. 6%浓度的环氧树脂丙酮溶液中经1-5分钟浸渍处理后的碳纤维编织布为原料在 60-0mmHg低真空条件下加热至6 00士60°C，放入300mmHg— Iatm空气后，再抽真空，反复 8-1 0次，温度变化为(600 — 700) 士60°C，经20-1 0分钟，自然降温冷却。
全文摘要
本发明属于碳纤维电极材料的活化方法。本发明用浸溃环氧树脂的聚丙烯碳纤维编织布为原料，在低真空条件下，600—700℃下短时间放入空气，再抽空，自然冷却，使碳纤维布表面性质改善，电极活性提高3倍以上。
文档编号D06M11/74GK102477693SQ20101055477
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者程显军, 肖颖 申请人:大连兴科碳纤维有限公司