[發明專利]一種鋅溴電池電極制作方法

無效

• 申請號: 201210509988.5
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103117396A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 徐少輝;胡文迪;王連衛;許春芳
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海華鼎科技教育設備有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M12/08
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及一種鋅溴電池電極制作方法，具體用碳納米管修飾的石墨作為電極，用以提高這種電池的充放電電流，屬于新能源領域。

背景技術

伴隨著世界性的能源危機，像煤炭、石油等化石性燃料出現枯竭趨勢，因此，發展新能源技術刻不容緩，鋅溴電池就是其中一種。與傳統的鉛酸蓄電池相比，發展鋅溴電池對環境沒有污染，這種電池可以作為太陽能、風能電池的電能儲存裝置，并且自身成本低，該電池還可應用于電動車等領域，是一種新型綠色能源技術。

單片鋅溴電池模型如下，其中溴電極一般為多孔電極材料。如圖所示充放電過程中，溴電極發生電化學可逆反應：

鋅電極發生電化學可逆反應：

充電結束后，溴電極產生電動勢E_Br為1.06V，鋅電極產生電動勢E_Zn為0.76V。由此單片ZBB的理論電動勢為1.82V。

理論上要產生更大的電壓只需串聯單片電池以組成電池組。然而在人們進一步研究鋅溴電池系統后發現[P.J.Lex,J.F.Mathews,Recent?developments?in?zinc/bromine?battery?technology?at?Johnson?controls[J],1992?IEEE,92?88-92],[David?Ayme-Perrot,Serge?Walter，Zelimir?Gabelica,Sanine?Valange,Evaluation?of?carbon?cryogels?used?as?cathodes?for?non-flowing?zinc-bromine?storage?cells[J],2008?Joural?of?Power?Sources?175644-650]，由于溴單質在溶液中的高溶解度，使得溴在充電過程中和充電后容易擴散至鋅電極表面進行反應，從而產生嚴重的自放電現象。解決這一問題有以下幾種思路：1，在電解質中加入添加劑使得產生溴的絡合物，從而在相對控制溴的擴散。2，增加溴電極的體表面積，使得充電產生的溴盡量多的聚集在電極周圍以減慢溴的擴散。3使用高選擇比的隔膜，防止溴的擴散。

傳統的用于工業化生產的電極多孔隙材料較多使用碳纖維或抗腐蝕有機塑料制成，Hirota等人[Hirota?et?al.U.S.Patent4,740,434,1988]于1986提出的“活性炭纖維/C-C復合材料/離子交換隔膜”三層結構的溴電極材料。但活性炭纖維在鋅溴電池電極大面積多層的應用中成本較高。如何在對孔隙和體表面積影響不大的情況下降低電極材料成本一直是鋅溴電池電極研究的熱點。

David?Ayme-Perrot,Serge?Walter等人[David?Ayme-Perrot,Serge?Walter,Zelimir?Gabelica,Sanine?Valange,Evaluation?of?carbon?cryogels?used?as?cathodes?for?non-flowing?zinc-bromine?storage?cells[J],Journal?of?Power?Sources175(2008)644-650]提出冷凝干燥間苯二酚(R)、甲醛(F)、碳酸鈉鹽溶膠凝膠的方法得到大孔隙的碳-冷凝膠材料以用于非循環鋅溴電池負極材料，作為儲存溴單質的微孔并取得了較好的效果。但是碳-冷凝膠制作工藝復雜，并且間苯二酚(R)、甲醛(F)對人體有害，制作過程不安全。

碳納米管(CNT)由于其奇特的結構特性，使得其在電化學領域的應用備受矚目。碳納米管分為單壁碳納米管(SWCNT)和多壁碳納米管(MWCNT),多壁碳納米管由于層間與軸線的成一定角度，有中空型、竹型和魚骨型多種結構，對許多電化學反應起催化作用。[Craig?E.Banks,Richard?G.Compton,New?electrodes?for?old:from?carbon?nanotubes?to?edge?plane?pyrolytic?graphite[J],The?Royal?Society?of?Chemistry,200613115-21]于碳纖維相比，碳納米管由于其微觀結構有更大的體表面積，并且相對碳纖維在經濟上更為便宜。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種鋅溴電池電極制作方法，以解決現有技術的上述不足。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現。

一種鋅溴電池電極制作方法，其步驟如下：