[發明專利]一種用于鋅碘液流電池的石墨氈復合電極、其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110668160.3
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113410478B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王功名;米文莉;朱子軒;裴志彬;牛淑文;孫達
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/86;H01M4/88;H01M8/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉穎

1.一種石墨氈復合電極在鋅碘液流電池的應用，其特征在于，所述石墨氈復合電極包括：石墨氈基底；以及復合在所述石墨氈基底上的改性成分，所述改性成分為異質原子摻雜的二氧化鈦；

所述異質原子選自磷、氮和硫中的一種或幾種。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述石墨氈復合電極的制備方法包括以下步驟：

S1、將石墨氈與二氧化鈦進行復合，得到二氧化鈦修飾石墨氈；

S2、將所述二氧化鈦修飾石墨氈與異質元素原料通過熱處理使異質元素摻雜，得到石墨氈復合電極；

所述異質元素原料選自磷源、氮源和硫源中的一種或幾種。

3.根據權利要求2所述的應用，其特征在于，步驟S1包括：

S11、將石墨氈置于二氧化鈦分散水溶液中，在空氣氛圍下高溫熱處理，所述高溫熱處理溫度為200-400℃，使石墨氈上形成TiO₂晶種；

S12、將所述形成TiO₂晶種的石墨氈與含有鈦源的酸性水溶液在一定溫度下水熱反應一定時間，清洗干燥后進行高溫熱處理，得到二氧化鈦修飾石墨氈；所述高溫熱處理過程溫度為300-700℃。

4.根據權利要求3所述的應用，其特征在于，步驟S11中，所述二氧化鈦分散水溶液濃度為 0.01-2mol/L；所述高溫熱處理時間為5-30min；步驟S12中，所述鈦源為鈦酸四正丁酯、鈦酸異丙酯和四氯化鈦中的一種或幾種；所述鈦源濃度為0.05-0.5mol/L。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，步驟S12中，所述水熱反應溫度為100-180℃，時間為2-10h；所述高溫熱處理過程升溫速率為1-10℃/min，時間為0.5-2h。

6.根據權利要求2所述的應用，其特征在于，步驟S2中，所述磷源為紅磷、磷酸二氫鈉和三苯基膦中的一種或幾種；所述氮源為氨氣、尿素和銨鹽中的一種或幾種；所述硫源為升華硫和硫脲中的一種或幾種。

7.根據權利要求2所述的應用，其特征在于，步驟S2中熱處理具體為：將所述二氧化鈦修飾石墨氈和異質元素原料放在管式爐中，在氬氣氛圍下以一定的速率加熱至退火溫度，保持一段時間，之后以相同的速率降至室溫，得到石墨氈復合電極。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，步驟S2中，所述加熱至退火溫度的速率為1-10℃/min，退火溫度為400-900℃，保持時間為0.5-3h。

9.一種鋅碘液流電池，包括正極和負極，其特征在于，所述正極為石墨氈復合電極，所述石墨氈復合電極包括：石墨氈基底；以及復合在所述石墨氈基底上的改性成分，所述改性成分為異質原子摻雜的二氧化鈦；所述異質原子選自磷、氮和硫中的一種或幾種。

10.根據權利要求9所述的鋅碘液流電池，其特征在于，所述鋅碘液流電池中的負極為純石墨氈或鋅片。