[發(fā)明專利]一種釩電池石墨氈電極及其制備方法和含有該電極的釩電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910190312.2
• 申請(qǐng)日: 2009-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102024954A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛菲;丁明明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/88
• 分類號(hào): H01M4/88;H01M4/00;H01M4/96;H01M8/18;H01M10/36
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于釩電池領(lǐng)域，尤其涉及一種釩電池石墨氈電極及其制備方法和含有該電極的釩電池。

背景技術(shù)

釩電池是一種環(huán)境友好的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)和高效的能量轉(zhuǎn)化裝置，具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、成本低、效率高、無(wú)毒無(wú)害以及環(huán)境友好的特點(diǎn)。釩電池可以作為風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的大規(guī)模電能儲(chǔ)存和高效轉(zhuǎn)換設(shè)備使用；還可以用于電網(wǎng)的削峰填谷和平衡負(fù)荷，起到提高電能質(zhì)量及電站運(yùn)行穩(wěn)定性的作用。

釩電池是以不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液作為電池反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池正極為V⁴⁺/V⁵⁺電對(duì)、負(fù)極為V²⁺/V³⁺電對(duì)，正負(fù)極電解液分別存放在兩個(gè)儲(chǔ)罐中，工作時(shí)通過(guò)泵將電解液輸入電池。電極正負(fù)極之間用離子膜隔開(kāi)，充放電時(shí)電池內(nèi)部通過(guò)電解液中陽(yáng)離子的定向遷移而導(dǎo)通。將一定數(shù)量的單電池串聯(lián)成電池堆，即可輸出額定功率的電流與電壓。

全釩離子液流電池的反應(yīng)原理如下：

正極：

負(fù)極：

放電狀態(tài)，電池一側(cè)是VOSO₄和H₂SO₄，另一側(cè)是V₂(SO₄)₃和H₂SO₄，充電過(guò)程中，V(IV)被氧化成V(V)，而V(III)被還原成V(II)；放電過(guò)程中，反應(yīng)逆向進(jìn)行，又得到V(III)和V(IV)，兩半電池之間用隔膜分開(kāi)，避免正負(fù)半電池電解質(zhì)發(fā)生混合，同時(shí)又允許H₃O⁺通過(guò)，構(gòu)成通路。

雖然釩電池具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、成本低、效率高、無(wú)毒無(wú)害以及環(huán)境友好的特點(diǎn)。但是常用作釩電池電極材料的石墨氈由于其表面與電解液的潤(rùn)濕性差，液體在石墨氈內(nèi)部流動(dòng)不暢，固液界面的電子交換率低等原因，使得電池性能不佳。

現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了提高釩電池電極性能方法，主要為對(duì)石墨氈進(jìn)行陽(yáng)極氧化、電鍍金屬、熱處理或酸處理的方式。雖然經(jīng)上述方法改性處理后的石墨氈電極的電化學(xué)性能均有一定程度的改善，但是改善不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的釩電池石墨氈電極循環(huán)衰減高，電解液利用率低，容量及電壓效率低的缺陷，從而提供一種石墨氈電極循環(huán)衰減低，電解液利用率高，容量及電壓效率高的釩電池石墨氈電極及其制備方法和含有該電極的釩電池。

本發(fā)明提供了一種釩電池電極的制備方法，其中，該方法為將石墨氈與過(guò)氧鈦酸溶膠接觸后取出烘干，然后將經(jīng)過(guò)上述處理的石墨氈進(jìn)行燒結(jié)。

本發(fā)明還提供了一種釩電池石墨氈電極，其中，該釩電池石墨氈電極由本發(fā)明所述的制備方法制備得到。

本發(fā)明還提供了一種釩電池，該電池包括兩個(gè)端板、多個(gè)電極板、正極電解液、負(fù)極電解液和多個(gè)隔膜，所述電極板、正極電解液、負(fù)極電解液和隔膜設(shè)置在所述兩個(gè)端板之間，所述隔膜位于相鄰的兩個(gè)電極板之間，隔膜的兩側(cè)分別與正極電解液和負(fù)極電解液接觸，所述電極板包括集流體、液流框和電極，所述電極容納在所述液流框的內(nèi)框中，其中，所述電極為本發(fā)明所述的電極。

本發(fā)明采用在釩電池石墨氈電極浸漬在過(guò)氧鈦酸溶膠中的方法在石墨氈的表面沉積二氧化鈦的方法，能夠非常有效的改善石墨氈的潤(rùn)濕性能，制備得到的石墨氈電極循環(huán)衰減低，電解液利用率高，容量及電壓效率高。本發(fā)明得到的石墨氈可以廣泛地應(yīng)用于釩電池的電極材料。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例6和對(duì)比例3-5的釩電池的循環(huán)曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種釩電池石墨氈電極的制備方法，其中，該方法為將石墨氈與過(guò)氧鈦酸溶膠接觸后取出烘干，然后將經(jīng)過(guò)上述處理的石墨氈進(jìn)行燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明提供的釩電池石墨氈電極的制備方法，所述石墨氈與過(guò)氧鈦酸溶膠接觸的方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法，優(yōu)選情況下，所述石墨氈與過(guò)氧鈦酸接觸的方法為將石墨氈浸漬在過(guò)氧鈦酸溶膠中。