[發(fā)明專利]一種釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010629744.5
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111682225A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱義奎
• 申請（專利權(quán)）人: 朱義奎
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/96;H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法，屬于綠色能源材料領(lǐng)域，將聚丙烯腈基石墨氈用去離子水超聲清洗干凈，在烘箱中烘干，然后將石墨氈浸泡在鈦酸丁酯的微堿性水溶液中，超聲波震蕩，隨后靜置，待形成凝膠后，取出石墨氈，在真空爐中煅燒，空冷后，用去離子水清洗，干燥后，得到親水性強、比表面大、電化學(xué)活性高的釩電池鈦摻雜石墨氈改性電極材料。本發(fā)明的釩電池石墨氈電極材料經(jīng)過鈦摻雜改性以后，鈦摻雜量為1.3～2.8％、吸水率提高325～413％、比表面積提高43～65％、在230mA/cm²的電流密度下，能量效率提高到68～81％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法，屬于綠色能源材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

釩電池是一種高效、潔凈和大容量的能源，符合國家發(fā)展改革委員會提出的“要研究高效節(jié)能、解決儲能問題”的目標，因此，釩電池的開發(fā)目前已引起各國的重視，并將在自然資源日益枯竭的未來起到更重要的作用。

然而傳統(tǒng)的釩電池電極材料與電解液的潤濕性差，過電位較高，導(dǎo)致釩電池在充放電過程中存在活性點位較少、催化活性較低、電解液中五氧化二釩容易析出堵塞流道等問題。

因此，研究和開發(fā)價格低廉，與電解液潤濕性好、活性點位較多、催化活性高、穩(wěn)定性好的改性石墨氈電極具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上面提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法，以聚丙烯腈基石墨氈為釩電池的基本電極材料，將鈦酸丁酯溶膠超聲分散在石墨氈中，靜置形成凝膠后，取出石墨氈，在真空爐中煅燒，空冷后，用去離子水清洗干凈，干燥后得到親水性強、比表面大、電化學(xué)活性高的釩電池鈦摻雜石墨氈改性電極材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

將聚丙烯腈基石墨氈用去離子水超聲清洗干凈，在烘箱中烘干，將聚丙烯腈基石墨氈用去離子水超聲清洗干凈，在烘箱中烘干，然后將石墨氈浸泡在鈦酸丁酯的微堿性水溶液中，超聲波震蕩，隨后靜置，待形成凝膠后，取出石墨氈，在真空爐中煅燒，空冷后，用去離子水清洗，干燥后，得到電化學(xué)活性高的釩電池鈦摻雜石墨氈改性電極材料。

所述的一種釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法，包括以下步驟：

(1)將聚丙烯腈基石墨氈裁剪為5cm×10cm尺寸大小，用去離子水沖洗一遍，然后浸泡在去離子水中超聲清洗15～30分鐘；

(2)取出聚丙烯腈基石墨氈，放在45℃的烘箱中烘干；

(3)用去離子水和鈦酸丁酯試劑配制摩爾濃度為0.2～0.5mol/L的鈦酸丁酯溶液A，攪拌均勻；

(4)用去離子水和片狀NaOH試劑配制0.01mol/L的NaOH溶液B；

(5)將NaOH溶液B逐滴滴加到鈦酸丁酯溶液A中，邊加邊超聲震蕩，調(diào)節(jié)pH值在7.1～7.5之間，得到微堿性的鈦酸丁酯溶液C；

(6)將烘干的聚丙烯腈基石墨氈浸入溶液C中，在30～45℃條件下繼續(xù)超聲震蕩5～10分鐘，然后靜置30～60分鐘，鈦酸丁酯溶液C變成溶膠D；

(7)待溶膠D變?yōu)榍宄和该鞯狞S色凝膠后，取出聚丙烯腈基石墨氈，放入真空爐中，在120℃條件下預(yù)熱處理5～10分鐘，隨后在550～700℃條件下煅燒2～5小時，空冷，清洗，干燥后，得到用于釩電池的鈦摻雜改性石墨氈電極材料。

所述的釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法，其優(yōu)選方案為，步驟(7)中的清洗過程是為了除去殘留的鈉離子等無機離子。

所述的釩電池石墨氈電極材料的鈦摻雜改性方法，其優(yōu)選方案為，改性后的石墨氈上摻雜了鈦元素，質(zhì)量摻雜量為1.3～2.8％。