[發明專利]一種電解法制備活性石墨氈電極的方法

有效

• 申請號: 202010505854.0
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111883780B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張歡;陳娜;羅旭東;袁琦
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/96;H01M8/18
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 徐喆

本發明涉及一種電解法制備活性石墨氈電極的方法，以石墨氈作為基體材料，通過在銨鹽溶液中恒壓電解的方式向石墨氈引入氧官能團和氮官能團，得到鐵鉻液流電池用活性石墨氈正負電極材料：制備0.5?5mol/L銨鹽溶液；將石墨氈浸漬到銨鹽溶液中；將兩塊浸漬后的石墨氈分別連接在恒壓電源的正負極，并沒入銨鹽溶液中，通以0.5?5.0V的恒定電壓，電解銨鹽溶液，于60?80℃干燥。優點是：操作簡單、快捷，價格低廉，且對制備環境要求較低，降低了液流電池的制備成本。

技術領域

本發明屬于液流電池領域，尤其涉及一種電解法制備活性石墨氈電極的方法。

背景技術

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對能源的需求越來越大，尤其是對電的需求，這就導致煤炭消耗量不斷增加，二氧化硫排放量急劇上升，其中電廠和工業鍋爐排放量占多數。為了避免環境污染的繼續惡化，需要研究并開辟風能和太陽能等新能源來發電，這就促進了二次電池的發展。氧化還原液流電池具有啟動速度快、儲能容量大、能量效率高、安全可靠、綠色無污染等優點，是儲能電池最好的選擇之一。液流電池的關鍵組件包括電極、電解液和離子交換膜。碳素類的石墨氈材料成本低、穩定性好，但是這類電極的活性不是很好，為了提髙電極表面的反應速率，還需對其進行有效的預處理。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種電解法制備活性石墨氈電極的方法，將石墨氈浸漬在銨鹽溶液中，利用恒壓電解法向正極石墨氈中引入大量氧官能團、向負極石墨氈中引入大量氮官能團，氮、氧官能團為鐵鉻液流電池氧化還原反應提供大量活性位點，使電池容量、效率和使用壽命大幅提高。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種電解法制備活性石墨氈電極的方法，以石墨氈作為基體材料，通過在銨鹽溶液中恒壓電解的方式向石墨氈引入氧官能團和氮官能團，得到鐵鉻液流電池用活性石墨氈正負電極材料，具體操作步驟如下：

1)向分析純級的銨鹽晶體中添加水，磁力攪拌20-40min至完全溶解，得到0.5-5mol/L銨鹽溶液；

2)將石墨氈浸漬到銨鹽溶液中，用超聲波清洗儀以10-100kHz的頻率超聲分散20-30min；

3)將兩塊浸漬后的石墨氈分別連接在恒壓電源的正負極，并沒入銨鹽溶液中，通以0.5-5.0V的恒定電壓，電解銨鹽溶液5-60min，將電極取下并于60-80℃干燥12-24小時，即得到液流電池用活性石墨氈電極。

步驟3)中石墨氈與恒壓電源正負極導線間的連接介質為石墨棒。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明的鐵鉻液流電池用活性石墨氈電極的制備方法操作簡單、快捷，價格低廉，且對制備環境要求較低，降低了液流電池的制備成本，為液流電池商業化應用提供可能。

2)采用本發明方法制備的活性石墨氈作為電極的鐵鉻液流電池，電池的效率提高，容量損失降低，從而使鐵鉻液流電池的電化學性能提高，穩定性增強。該活性石墨氈在電化學測試中作為工作電極進行正負極循環伏安和交流阻抗測試，正極氧化峰電流值為650-820mA/cm²、阻抗為0.045-0.08Ω·cm²，相較于基體石墨氈峰電流值提高2.4-3倍，阻抗降低39％-64％；負極氧化峰電流值為180-350mA/cm²、阻抗為0.03-0.15Ω·cm²，相較于基體石墨氈峰電流值提高1.2-2.4倍，阻抗降低24％-84％。

具體實施方式

下面對本發明進行詳細地描述，但是應該指出本發明的實施不限于以下的實施方式。

一種電解法制備活性石墨氈電極的方法，以石墨氈作為基體材料，通過在銨鹽溶液中恒壓電解的方式向正負極石墨氈引入氧官能團和氮官能團，得到鐵鉻液流電池用活性石墨氈電極材料，具體操作步驟如下：