[發明專利]多孔電極及由其制得的電化學電池和液流蓄電池

在審

• 申請號: 201680018113.1
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN107408704A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 雷蒙德·P·約翰斯頓;奧努爾·S·約爾德姆;布賴恩·T·韋伯;布雷特·J·西特爾;布拉德利·W·伊頓;安德魯·T·豪格;格雷戈里·M·豪根;阿里·E·厄茲恰姆;布蘭登·A·巴特林;巴拉特·R·阿查里雅
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 王靜,丁業平

1.一種用于液流蓄電池的多孔電極，所述多孔電極包括：

多孔電極材料，所述多孔電極材料包含：

非導電聚合物顆粒；和

導電碳顆粒；其中所述導電碳顆粒為碳納米管和分叉碳納米管中的至少一者，所述導電碳顆粒直接附著到所述非導電聚合物顆粒的表面并且其中將所述非導電聚合物顆粒表面的至少一部分熔合以形成單一多孔電極材料。

2.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述聚合物顆粒為聚合物粒子、聚合物薄片、聚合物纖維和聚合物枝狀體中的至少一者。

3.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述非導電聚合物顆粒的至少一部分具有核殼結構，其中所述核殼結構包括包含第一聚合物的內核和包含第二聚合物的外殼。

4.根據權利要求3所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述第二聚合物的軟化溫度低于所述第一聚合物的軟化溫度。

5.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中基于重量計，所述多孔電極材料中的所述導電碳顆粒的量為約60％至約99％。

6.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述導電碳顆粒為碳納米管和分叉碳納米管。

7.根據權利要求6所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中相對于碳納米管和分叉碳納米管的總重量，所述分叉碳納米管的重量分數為約0.1至約1。

8.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述至少一個碳納米管的直徑以及所述主碳納米管的直徑和分叉碳納米管的碳納米管側枝的直徑為約0.3納米至約100納米。

9.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述導電碳顆粒具有增強的電化學活性，所述增強的電化學活性由化學處理、熱處理和等離子體處理中的至少一者產生。

10.根據權利要求1所述的用于液流蓄電池的多孔電極，其中所述導電顆粒還包含石墨顆粒并且其中相對于所述導電碳顆粒的總重量，所述石墨顆粒的重量分數為約0.05至約1。

11.一種用于液流蓄電池的膜電極組件，所述膜電極組件包括：

離子交換膜，所述離子交換膜具有第一表面和相對的第二表面；和

根據權利要求1所述的第一多孔電極，所述第一多孔電極具有第一主表面和第二主表面，其中所述第一多孔電極的第一主表面鄰近所述離子交換膜的第一表面。

12.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述聚合物顆粒為聚合物粒子、聚合物薄片、聚合物纖維和聚合物枝狀體中的至少一者。

13.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述非導電聚合物顆粒的至少一部分具有核殼結構，其中所述核殼結構包括包含第一聚合物的內核和包含第二聚合物的外殼。

14.根據權利要求13所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述第二聚合物的軟化溫度低于所述第一聚合物的軟化溫度。

15.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中基于重量計，所述多孔電極材料中的所述導電碳顆粒的量為約60％至約99％。

16.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述導電碳顆粒為碳納米管和分叉碳納米管。

17.根據權利要求16所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述分叉碳納米管相對于所述碳納米管和分叉碳納米管的總重量的重量分數為約0.1至約1。

18.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述至少一個碳納米管的直徑以及所述主碳納米管的直徑和分叉碳納米管的碳納米管側枝的直徑為約0.3納米至約100納米。

19.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件，其中所述導電碳顆粒具有增強的電化學活性，所述增強的電化學活性由化學處理、熱處理和等離子體處理中的至少一者產生。

20.根據權利要求11所述的用于液流蓄電池的膜電極組件電極，其中所述導電顆粒還包含石墨顆粒并且其中相對于所述導電顆粒的總重量，所述石墨顆粒的重量分數為約0.05至約1。