[發(fā)明專(zhuān)利]全釩液流電池用電極材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210018719.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102683715A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建軍;呂立強(qiáng);段書(shū)德;靳素景;朱珠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 石家莊學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/86
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/86;H01M4/96;H01M4/88
• 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)明涉及一種電池的電極材料及其制備方法，尤其是一種全釩液流電池用電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

全釩液流電池所用的電極材料主要有以金、鉛、鈦、鈦基鉑和氧化銥DSA為代表的金屬電極、以石墨氈、碳?xì)趾褪?碳復(fù)合材料為代表的碳素電極和復(fù)合導(dǎo)電塑料電極。研究表明：（1）金屬電極成本太高，充電時(shí)負(fù)極析氫過(guò)電位小、正極析氧過(guò)電位也小導(dǎo)致電極反應(yīng)可逆性較差，長(zhǎng)期使用后容易發(fā)生鈍化，降低電池性能；（2）符合導(dǎo)電塑料電極電阻率較大，充放電時(shí)由于內(nèi)阻大而導(dǎo)致能量損失多，電極反應(yīng)可逆性較差；（3）碳素電極相對(duì)價(jià)格便宜、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、使用和維護(hù)費(fèi)用都較低，但碳表面極性小，電極反應(yīng)可逆性依然較差，因此電池性能受到制約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電極反應(yīng)可逆性良好的全釩液流電池用電極材料的備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明方法的工藝步驟為：

（1）乙炔黑的氧化處理：取乙炔黑經(jīng)由空氣或氧化劑進(jìn)行氧化處理；

（2）乙炔黑沉積鋯鹽：氧化處理后的乙炔黑加入硝酸鋯或氯氧化鋯溶液中，加入堿液調(diào)節(jié)pH值，使鋯鹽在乙炔黑表面析出并被其吸附，然后室溫陳化、過(guò)濾、洗滌并烘干；

（3）煅燒：將吸附有鋯鹽的乙炔黑進(jìn)行煅燒，然后研磨得到乙炔黑負(fù)載氧化鋯電極材料。

本發(fā)明方法所述步驟（1）中的空氣部分氧化為：乙炔黑置于加熱裝置中以4～10℃/min的升溫速度加熱至600～800℃并保溫0.5～5h，然后在加熱裝置中冷卻至室溫，再將冷卻后的乙炔黑進(jìn)行清洗。所述步驟（1）中的氧化劑氧化為：乙炔黑置于體積濃度為5～30%的雙氧水中，并加稀酸至pH≤3，保持微沸狀態(tài)氧化處理2～10小時(shí)，然后將乙炔黑過(guò)濾、洗滌并烘干。

本發(fā)明方法所述步驟（2）中，乙炔黑與硝酸鋯或氯氧化鋯的質(zhì)量比控制在1:9～0.1。所述步驟（2）中加入堿液調(diào)節(jié)pH值在8～10之間，然后繼續(xù)攪拌0.5～4小時(shí)。所述步驟（2）中的堿液為氨水、氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，堿液的濃度范圍為1～4mol/L；堿液的滴加速度為0.2～5ml/min。所述步驟（2）中室溫陳化2～48h。

本發(fā)明方法所述步驟（3）中煅燒為：吸附有鋯鹽的乙炔黑在加熱裝置中以2～10℃/min的升溫速度加熱至300～500℃，然后保溫1～5h。

本發(fā)明還提供了一種上述制備方法制備的全釩液流電池用電極材料。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明針對(duì)石墨氈或碳?xì)直砻娣e小、極性小，電極反應(yīng)可逆性依然較差的缺點(diǎn)，采用高比表面的乙炔黑負(fù)載極性大的氧化鋯，由于乙炔黑的微孔發(fā)達(dá)，而極性大的氧化鋯大部分沉積到了微孔內(nèi)，所用不影響其導(dǎo)電性；極性很大的氧化鋯又起到了活化釩離子的作用。本發(fā)明電極材料的電極反應(yīng)可逆性良好，可用于制備全釩液流電池的電極，從而可以從根本上提高全釩液流電池的性能。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明中乙炔黑經(jīng)由氧化處理和鋯氧化物沉積后在1.0mol/L?VOSO₄+4mol/L?H₂SO₄電解液中不同掃速的循環(huán)伏安圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：本全釩液流電池用電極材料采用下述方法制備而成。

（1）乙炔黑的氧化：將乙炔黑在蓋合的加熱裝置中以5℃/min的升溫速度加熱至800℃并保溫2h，在加熱裝置中自然冷卻至室溫后，用蒸餾水洗滌過(guò)濾并烘干。

（2）乙炔黑沉積鋯鹽：將3.5g?Zr(NO₃)₄·5H₂O溶解于100mL水中，加入氧化后的乙炔黑1g，在磁力攪拌下，以3mL/min速度滴加4mol/L氨水，調(diào)pH值至9，繼續(xù)攪拌0.5h使鋯鹽在乙炔黑表面析出并被其吸附，然后室溫條件下靜置陳化12小時(shí)后進(jìn)行抽濾、洗滌，并烘干。

（3）將烘干后的吸附有鋯鹽的乙炔黑放入馬弗爐中以5℃/min升溫速度升溫至500℃并保溫2h，即獲得ZrO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50的全釩液流電池的電極材料－乙炔黑負(fù)載氧化鋯。

實(shí)施例2：本全釩液流電池用電極材料采用下述方法制備而成。

（1）乙炔黑的氧化：將乙炔黑在加熱裝置中以4℃/min的升溫速度加熱至700℃并保溫1h，在加熱裝置中自然冷卻至室溫后，用蒸餾水洗滌過(guò)濾并烘干。