[發(fā)明專利]一種提高液流電池正極石墨氈電化學(xué)活性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310533954.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN103531827A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐洪峰;沈陽;盧璐;許鵬程;吳曉欣;董一鳴;劉宏文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/88
• 分類號(hào): H01M4/88
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液流電池領(lǐng)域，尤其涉及液流電池正極石墨氈的活化處理技術(shù)。

背景技術(shù)

氫-金屬電對(duì)儲(chǔ)能電池是一種新型液流電池。氫-金屬電對(duì)儲(chǔ)能電池的負(fù)極氫的平衡電極電位是0V，其正極和傳統(tǒng)液流電池一樣。負(fù)極反應(yīng)中，氫氣的氧化還原反應(yīng)是可逆的，且反應(yīng)動(dòng)力快；正極反應(yīng)中，金屬活性物質(zhì)氧化還原反應(yīng)的動(dòng)力慢，并且更復(fù)雜，因此，氫-金屬電對(duì)儲(chǔ)能電池的電化學(xué)動(dòng)力的快慢受正極限制。

現(xiàn)有技術(shù)氫-金屬電對(duì)儲(chǔ)能電池復(fù)合電極是用導(dǎo)電板和石墨氈制成的。復(fù)合電極板中，石墨氈是電池的主要電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，石墨氈的性能直接影響到儲(chǔ)能電池的電化學(xué)性能。現(xiàn)有技術(shù)的石墨氈需進(jìn)行一定的前期預(yù)處理，才用于制作電極。常用的預(yù)處理方法包括熱處理、酸處理、電化學(xué)氧化等。但是這些方法對(duì)石墨氈電化學(xué)催化性能的提高不足。為進(jìn)一步提升電池性能，現(xiàn)有技術(shù)中提出對(duì)石墨氈進(jìn)行表面修飾的方法。一般的修飾方法是在石墨氈表面沉積貴金屬催化劑，如Pd、In、Ir、Pt、Mn、Au等。用Pd²⁺、In³⁺、Ir³⁺、Pt⁴⁺、Mn²⁺改善石墨氈的電化學(xué)性能。不足是：貴金屬催化劑價(jià)格昂貴，機(jī)械穩(wěn)定性差，有的電極反應(yīng)不穩(wěn)定,會(huì)有氫氣析出等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提高石墨氈電極電化學(xué)性能的新方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種提高液流電池正極石墨氈電化學(xué)活性的方法，包括對(duì)石墨氈表面修飾，其特征在于所述對(duì)石墨氈表面修飾是用水熱合成法合成生長(zhǎng)WO₃修飾石墨氈電極。

本發(fā)明所述一種提高液流電池正極石墨氈電極電化學(xué)性能的方法，其特征在于所述用水熱合成法合成生長(zhǎng)WO₃修飾石墨氈電極的方法包括以下步驟：

1）石墨氈前處理，包括將石墨氈置于加熱爐中，關(guān)閉爐門，在空氣氣氛中400攝氏度加熱活化30小時(shí)，

2）修飾液配制，以每10mL去離子水溶解3.3g二水合鎢酸鈉粉末的比例將Na₂WO₄·2H₂O溶解在去離子水中，邊攪拌邊逐滴加入2mol/LHCl，將溶液pH值調(diào)節(jié)至2.0，然后往混合溶液中逐滴加入0.1mol/L草酸，將溶液pH值調(diào)節(jié)至2.4，此溶液為前驅(qū)溶液；將前驅(qū)溶液置于高壓釜中，以10mL前驅(qū)溶液加入0.15g氯化鈉的比例向高壓釜中的前驅(qū)溶液加入氯化鈉，制得修飾溶液，

3）將經(jīng)步驟1熱處理后的石墨氈置于步驟2的裝有修飾溶液的高壓釜的修飾溶液中，蓋緊高壓釜蓋子，將高壓釜置于加熱爐中加熱至180攝氏度保溫4小時(shí)后，將高壓釜自然冷卻至室溫，取出石墨氈并用去離子水洗滌，然后在干燥箱內(nèi)80攝氏度烘干至恒重，制得經(jīng)WO₃修飾石墨氈。

本發(fā)明的有益效果是：石墨氈在高壓釜的修飾溶液中加熱，修飾溶液在石墨氈上進(jìn)行水熱反應(yīng)，在石墨氈纖維表面均勻地沉積了針尖狀三氧化鎢，有效提高了石墨氈作為液流電池電極的電化學(xué)活性，大大降低了催化劑的應(yīng)用成本，是一種新型石墨氈電極提高電化學(xué)活性的表面修飾方法。

附圖說明

圖1是經(jīng)WO₃修飾石墨氈1000倍下SEM掃描電鏡圖，

圖2是經(jīng)WO₃修飾石墨氈5000倍下SEM掃描電鏡圖，

圖3是循環(huán)伏安曲線圖，

圖4是交流阻抗曲線圖，

圖5是單電池在70mA/cm²下充放電曲線圖，

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

將石墨氈置于馬弗爐中，關(guān)閉爐門，在空氣氣氛中400攝氏度加熱活化30小時(shí)，增強(qiáng)石墨氈的潤(rùn)濕性。