CN108598513A - 一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺 - Google Patents

一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN108598513A
CN108598513A CN201810301385.3A CN201810301385A CN108598513A CN 108598513 A CN108598513 A CN 108598513A CN 201810301385 A CN201810301385 A CN 201810301385A CN 108598513 A CN108598513 A CN 108598513A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixed liquor
electrode
flow battery
carbon felt
technology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201810301385.3A
Other languages
English (en)
Inventor
黄毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Shu Guang Sleeved Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Suzhou Shu Guang Sleeved Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Shu Guang Sleeved Amperex Technology Ltd filed Critical Suzhou Shu Guang Sleeved Amperex Technology Ltd
Priority to CN201810301385.3A priority Critical patent/CN108598513A/zh
Publication of CN108598513A publication Critical patent/CN108598513A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96—Carbon-based electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明公开了一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，工艺包括如下步骤：（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得碳毡原料；（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；（3）对混合液进行脉冲处理；（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，得到沉淀；（5）将沉淀进行湿法球磨；（6）将球磨料进行加热处理，得到电极材料；（7）退火降温，对电极材料进行冷却；（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。本发明操作简单，成本低，适合大规模成产，通过脉冲作用，得到高比表面积、高活性的基底电极，具有极好的耐腐蚀性和耐强氧化性，不易发生钝化。

Description

一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体为一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺。
背景技术
全钒液流电池通过不同价态的钒电解液自下而上通过电极循环流动进行电化学反应，从而实现化学能和电能的相互转换。全钒液流电池是当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产业化的高效充电燃料电池，具有功率大、能量大、效率高、成本低、寿命长、无污染等优点，在光伏发电、风力发电、分布电站、电网调峰、通讯基站、UPS/EPS 电源、交通市政、军用蓄电等广阔领域具有良好应用前景，即将为人类带来前所未有、意义重大深远的新能源产业革命！
影响全钒液流电池性能的主要因素有电解液、电池结构以及电池关键材料等，电极是限制全钒液流电池应用发展的关键因素之一。理想的电极材料需要具有高的导电性和电催化活性，酸稳定性。目前其所使用的电极材料可分成金属类（Ti，Pb等）和炭素类（碳毡，碳纤维，碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料）。金属类电极容易形成钝化膜阻碍反应进行，且成本较高而难以推广。碳素材料具有较好的稳定性及比表面积，可实现较大电流充放电，是目前最常用的电极材料。然而商用碳材料导电性较差，对钒氧化还原电对惰性，导致较大的极化电阻及能量损失，限制了电流密度（大约为50 mA/cm2）和电压效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺。
本发明的技术方案是提供一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得处理后的碳毡原料；
（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；
（3）对混合液进行脉冲处理；
（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，得到沉淀；
（5）将沉淀进行湿法球磨；具体为：将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3.5-4.5的比例置于球磨机中，球磨时间为42-48min，静置抽取上层水后得到球磨料；
（6）将所述球磨料进行加热处理，具体的：保持对球磨料施加5.2GPa -6.5Gpa高压，同时对球磨料进行加热，保持球磨料的温度处于280℃-650℃之间，得到电极材料；
（7）退火降温，对电极材料进行冷却；
（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。
进一步的，所述步骤（1）中，消毒处理工序为将基底分别放入乙醇溶液内和丙酮溶液内静置5-10min，而后进行烘干清洁处理。
进一步的，所述步骤（2）中，所述碳酸钠溶液的浓度为2.2-2.8 mol/L。
进一步的，所述步骤（3）中，采用脉冲发生器对混合液进行脉冲处理。
进一步的，所述步骤（4）中，采用双层超滤膜对混合液进行过滤，从而得到沉淀。
本发明的有益效果是：本发明的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺操作简单，成本低，适合大规模成产，通过脉冲作用，得到高比表面积、高活性的基底电极，同时，可进一步通过碳纳米管修饰基底电极，得到高活性的电极，具有极好的耐腐蚀性和耐强氧化性，不易发生钝化；得到的电池充放电循环次数可达10000次以上（100%DOD）。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，下面实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，如有术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先描述根据本发明实施例的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺。
实施例1：
本发明的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，所述工艺包括如下步骤：
（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得处理后的碳毡原料；消毒处理工序为将基底分别放入乙醇溶液内和丙酮溶液内静置5min，而后进行烘干清洁处理。
（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；所述碳酸钠溶液的浓度为2.2 mol/L。
（3）采用脉冲发生器对混合液进行脉冲处理；
（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，采用双层超滤膜对混合液进行过滤，从而得到沉淀；
（5）将沉淀进行湿法球磨；具体为：将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3.5的比例置于球磨机中，球磨时间为42min，静置抽取上层水后得到球磨料；
（6）将所述球磨料进行加热处理，具体的：保持对球磨料施加5.2Gpa高压，同时对球磨料进行加热，保持球磨料的温度处于630℃之间，得到电极材料；
（7）退火降温，对电极材料进行冷却；
（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。
实施例2：
本发明的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，所述工艺包括如下步骤：
（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得处理后的碳毡原料；消毒处理工序为将基底分别放入乙醇溶液内和丙酮溶液内静置8min，而后进行烘干清洁处理。
（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；所述碳酸钠溶液的浓度为2.6 mol/L。
（3）采用脉冲发生器对混合液进行脉冲处理；
（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，采用双层超滤膜对混合液进行过滤，从而得到沉淀；
（5）将沉淀进行湿法球磨；具体为：将沉淀、钢球和水按照重量比1:2: 4.5的比例置于球磨机中，球磨时间为46min，静置抽取上层水后得到球磨料；
（6）将所述球磨料进行加热处理，具体的：保持对球磨料施加6.5Gpa高压，同时对球磨料进行加热，保持球磨料的温度处于280℃之间，得到电极材料；
（7）退火降温，对电极材料进行冷却；
（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
（1）以碳毡为原料，将碳毡进行消毒处理、清洁处理后得处理后的碳毡原料；
（2）将碳毡原料置于碳酸钠溶液中超声震荡，得到混合液；
（3）对混合液进行脉冲处理；
（4）将脉冲处理后的混合液进行过滤分离，得到沉淀；
（5）将沉淀进行湿法球磨；具体为：将沉淀、钢球和水按照重量比1:2:3.5-4.5的比例置于球磨机中，球磨时间为42-48min，静置抽取上层水后得到球磨料；
（6）将所述球磨料进行加热处理，具体的：保持对球磨料施加5.2GPa -6.5Gpa高压，同时对球磨料进行加热，保持球磨料的温度处于280℃-650℃之间，得到电极材料；
（7）退火降温，对电极材料进行冷却；
（8）对电极材料表面喷涂碳纳米管悬浮液，在烘箱中烘干后得到处理的电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，消毒处理工序为将基底分别放入乙醇溶液内和丙酮溶液内静置5-10min，而后进行烘干清洁处理。
3. 根据权利要求1所述的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，所述碳酸钠溶液的浓度为2.2-2.8 mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，采用脉冲发生器对混合液进行脉冲处理。
5.根据权利要求1所述的一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，采用双层超滤膜对混合液进行过滤，从而得到沉淀。
CN201810301385.3A 2018-04-04 2018-04-04 一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺 Withdrawn CN108598513A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810301385.3A CN108598513A (zh) 2018-04-04 2018-04-04 一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810301385.3A CN108598513A (zh) 2018-04-04 2018-04-04 一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108598513A true CN108598513A (zh) 2018-09-28

Family

ID=63624546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810301385.3A Withdrawn CN108598513A (zh) 2018-04-04 2018-04-04 一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108598513A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101651201A (zh) * 2009-08-19 2010-02-17 湖南维邦新能源有限公司 一种电极材料及包含其的全钒液流电池
JP2014510003A (ja) * 2010-12-31 2014-04-24 ▲海▼洋王照明科技股▲ふん▼有限公司 炭素被覆酸化グラフェン複合材料並びにその製造方法及びその応用
CN106384831A (zh) * 2016-11-11 2017-02-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 全钒液流电池复合电极及其制备方法
CN106960947A (zh) * 2016-01-11 2017-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 复合材料、其制备方法与应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101651201A (zh) * 2009-08-19 2010-02-17 湖南维邦新能源有限公司 一种电极材料及包含其的全钒液流电池
JP2014510003A (ja) * 2010-12-31 2014-04-24 ▲海▼洋王照明科技股▲ふん▼有限公司 炭素被覆酸化グラフェン複合材料並びにその製造方法及びその応用
CN106960947A (zh) * 2016-01-11 2017-07-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 复合材料、其制备方法与应用
CN106384831A (zh) * 2016-11-11 2017-02-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 全钒液流电池复合电极及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104518221B (zh) 一种双功能负极及其作为全钒液流电池负极的应用
CN111509278B (zh) 一种在线恢复全钒液流电池容量及效率的方法
CN102867967B (zh) 一种全钒液流储能电池用电极材料及其应用
CN107887587A (zh) 锂离子电池复合负极材料及其制备方法
KR101415538B1 (ko) 전기분해를 이용한 ｖｒｂ 용 전해액 제조장치 및 제조방법
Hsieh et al. Measurement of local current density of all-vanadium redox flow batteries
CN105951117B (zh) 一种低成本生产高纯度过氧化氢和氢气的电解方法
CN201549546U (zh) 一种柱状液流电池装置
CN105185601A (zh) 一种二氧化钛纳米管/聚苯胺复合电极及制备与应用
CN105390702A (zh) 一种泡沫镍基碳纳米管掺杂Sn/SnO/SnO2层状三维多孔负极材料及其制备方法
CN109292818A (zh) 失效电解液制备高纯v2o5的方法
CN107681148A (zh) 一种多孔无定形二氧化钛基钠离子电池及其制备方法
Hossain et al. Evolution of vanadium redox flow battery in electrode
CN106450405A (zh) 液流电池电堆结构
Feng et al. Synergistic Catalysis of SnO2-CNTs Composite for VO 2+/VO2+ and V2+/V3+ Redox Reactions
CN108598513A (zh) 一种基于高性能全钒液流电池用的电极制备工艺
CN110444797A (zh) 钒氧化还原液流电池电解液的制备方法
CN106129349A (zh) 一种锂离子电池正极材料钒酸铵/石墨烯及其制备方法
CN206692745U (zh) 电解装置
CN104852074A (zh) 一种通过电解合成法制备全钒液流电池正极电解液的方法
CN105322194A (zh) 一种多功能负极材料及其在全钒液流电池中的应用
CN214881864U (zh) 一种spe电解槽结构
Lin et al. Photoresponsive Zinc‐Based Batteries
CN108539212A (zh) 一种全钒液流电池用电极的制备方法
CN104485461A (zh) 一种低成本功能化碳毡的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180928

WW01 Invention patent application withdrawn after publication