CN116072890B - 带流道碳毡电极的制备方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种带流道碳毡电极的制备方法和系统。制备方法包括如下的步骤：提供雕刻平台，并在雕刻平台及雕刻平台的上方空间中建立坐标系；将多孔纤维毡固定在雕刻平台上；使雕刻头在坐标系中按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在多孔纤维毡的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡；在经雕刻多孔纤维毡的流道中涂覆导电溶液；以及待导电溶液的溶剂挥发后，对经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极。

Description

带流道碳毡电极的制备方法和系统

技术领域

本申请主要涉及液流电池领域，尤其涉及一种带流道碳毡电极的制备方法和系统。

背景技术

液流电池储能系统具有使用安全、循环寿命长、可深度放电等优点，非常适合用于大规模化学储能。液流电池的工作机理及核心是电解液中不同价态离子在充放电过程中在电极表面进行的氧化还原反应，反应过程中产生的浓差极化会使电池内阻增大、反应速率降低，从而导致电池能量效率下降。通过在双极板上增加流道设计，虽然可以提高电池中电解液流量，但会增加电池内部的接触电阻，降低电池效率。

若使用传统方法在电极上增加流道，例如是使用雕刻或者电火花烧蚀的方法在成品电极上增加流道，由于电极是由细长纤维构成的，在成品电极上雕刻会把流道处的纤维切断。因此，现有技术中传统的增加流道的方式虽然可降低反应过程中的浓差极化，但同时又会导致流道处纤维断裂，使电极的导电性锐减，如何更安全温度且不降低导电性的制备带流道电极成为了本领域亟待解决的问题。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种带流道碳毡电极的制备方法和系统，可以在更稳定的按需制备具有不同深度和不同样式流道的电极的基础上，保证电极导电率不会降低。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种带流道碳毡电极的制备方法，包括如下的步骤：提供雕刻平台，并在雕刻平台及所述雕刻平台的上方空间中建立坐标系；将多孔纤维毡固定在所述雕刻平台上；使雕刻头在所述坐标系中按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在所述多孔纤维毡的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡；在所述经雕刻多孔纤维毡的所述流道中涂覆导电溶液；以及待所述导电溶液的溶剂挥发后，对所述经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极。

在本发明的一实施例中，所述坐标系包括三维坐标系，所述三维坐标系包括X方向、Y方向和Z方向，所述预设路线包括在所述X方向、所述Y方向和所述Z方向移动的路线。

在本发明的一实施例中，所述预设转速的范围为10000～30000转/分钟。

在本发明的一实施例中，还包括在所述流道中涂覆导电溶液之前，清洗所述经雕刻多孔纤维毡。

在本发明的一实施例中，所述导电溶液包括导电纤维和树脂溶液的混合溶液。

在本发明的一实施例中，所述导电纤维包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯纤维等碳基纤维的至少一种，所述树脂溶液中的溶质包括酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂中的至少一种，且所述树脂溶液中的溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。

在本发明的一实施例中，还包括在所述流道中涂覆导电溶液之前、或在所述流道中涂覆导电溶液的同时，对所述经雕刻多孔纤维毡进行加热。

在本发明的一实施例中，所述加热的温度为50～100℃。

在本发明的一实施例中，还包括在最终获得带流道碳毡电极之前，对所述经雕刻多孔纤维毡进行重复涂覆的步骤，所述重复涂覆的步骤包括以第一温度对所述多孔纤维毡进行碳化后，再次在所述流道中涂覆导电溶液，待所述导电溶液的溶剂再次挥发后，以第二温度对所述经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极，其中，所述第一温度小于所述第二温度。

在本发明的一实施例中，还包括在最终获得带流道碳毡电极之前，将所述重复涂覆的步骤执行至少两次。

在本发明的一实施例中，所述第一温度的范围为300～700℃，以所述第一温度进行碳化的时间为1～120分钟。

在本发明的一实施例中，所述第二温度的范围为1500～2400℃，以所述第二温度进行碳化的时间为30～150分钟。

在本发明的一实施例中，所述多孔纤维毡包括聚丙烯腈基预氧纤维毡或粘胶剂纤维毡。

在本发明的一实施例中，所述雕刻头包括至少一片切片，所述切片的长度小于或等于所要雕刻的流道宽度的1/2。

在本发明的一实施例中，还包括响应于预设程序的指令，使所述雕刻头按照预设转速和预设路线移动并旋转。

本发明的另一方面还提出了一种带流道碳毡电极的制备系统，包括：雕刻平台，适于承载多孔纤维毡；雕刻头，适于在所述雕刻平台及所述雕刻平台的上方空间中建立的坐标系中，按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在所述多孔纤维毡的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡；上位机，适于发出指令以使所述雕刻头按照预设转速和预设路线移动并旋转。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：本发明提供的带流道碳毡电极的制备方法和系统，通过程序控制机械切割流道的方式，并在一些优选方案中采用高低温碳化相结合的方式，从而可以在多次低温碳化后重复地涂覆导电溶液，在保证导电性的前提下较为安全可靠的制备电极。采用本发明的技术方案，带流道电极的电导率不会降低，并且流道深度、流道样式及开孔率可根据实际需求进行调节，可有效解决液流电池的浓差极化及带流道电极导电性能差的问题，提升电池整体性能。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：

图1是本发明一实施例的一种带流道碳毡电极的制备方法的流程示意图；

图2a是本发明一实施例的一种带流道碳毡电极的制备系统的系统架构示意图；

图2b是如图2a所示的带流道碳毡电极的制备系统中雕刻头的局部立体示意图；

图3是采用本发明一实施例的一种带流道碳毡电极的制备方法制备而成的一种电极的立体示意图；

图4是如图3所示的电极沿A-A方向的剖面示意图；以及

图5和图6分别是采用本发明另外一实施例的一种带流道碳毡电极的制备方法制备而成的另一种电极的立体示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

本发明的一实施例参照图1提出了一种带流道碳毡电极的制备方法10(以下简称“制备方法10”)，可以在更稳定的按需制备具有不同深度和不同样式流道的电极的基础上，保证电极导电率不会降低。本申请中图1使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

参考图1，制备方法10包括如下的步骤。

步骤11为提供雕刻平台，并在雕刻平台及雕刻平台的上方空间中建立坐标系。示例性的，在本发明的一些实施例中，此步骤11中的坐标系包括三维坐标系，三维坐标系包括X方向、Y方向和Z方向，预设路线包括在X方向、Y方向和Z方向移动的路线。

步骤12为将多孔纤维毡固定在雕刻平台上。示例性的，在本发明的不同实施例中，多孔纤维毡包括聚丙烯腈基预氧纤维毡或粘胶剂纤维毡。

步骤13为使雕刻头在坐标系中按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在多孔纤维毡的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡。优选地，预设转速的范围为10000～30000转/分钟。

步骤14为在经雕刻多孔纤维毡的流道中涂覆导电溶液。示例性的，在进行涂覆时可以采用喷涂或刮涂的方式进行。并且，涂覆的位置可以包括流道的底部和侧壁。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，在执行如图1所示的步骤14之前，还包括清洗经雕刻多孔纤维毡的步骤，具体包括清洗该经雕刻多孔纤维毡的流道中，在雕刻时所产生的纤维团和纤维丝。

示例性的，步骤14中所涉及的导电溶液具体实现为导电纤维和树脂溶液的混合溶液。具体来说，导电纤维包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯纤维等碳基纤维的至少一种；而树脂溶液中的溶质包括酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂中的至少一种，且树脂溶液中的溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。

继续参照图1，步骤15为待导电溶液的溶剂挥发后，对经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极。

如上所述，涂覆的导电溶液是含有树脂和导电纤维的乙醇或异丙醇等溶液，也即包含树脂溶液中的溶剂乙醇、异丙醇等，这些物质可以变成气态挥发掉。优选地，在本发明的一些实施例中，还包括在导电溶液的溶剂挥发时，对经雕刻多孔纤维毡进行加热烘干，从而使得导电溶液在加热的状态下快速变成气态挥发掉。

优选地，为了方便导电溶液的的溶剂快速挥发，在本发明的一些其他的实施例中，在执行步骤14在流道中涂覆导电溶液之前、或在所述流道中涂覆导电溶液的同时，还包括对经雕刻多孔纤维毡进行加热的步骤。具体来说，可以直接将该经雕刻多孔纤维毡放置在加热台上后，再对经雕刻多孔纤维毡的流道涂覆导电溶液，并设置该加热台的加热的温度为50～100℃，从而可以实现在导电溶液的溶剂挥发的同时对于经雕刻多孔纤维毡进行加热烘干。

进一步的，在本发明的一些优选实施例中，步骤15具体实现为高低温碳化相结合的方式。具体来说，在这样的实施例中，制备方法还包括在最终获得带流道碳毡电极之前，对由步骤13获得的经雕刻多孔纤维毡进行重复涂覆的步骤。该重复涂覆的步骤包括以第一温度对多孔纤维毡进行碳化后，再次在流道中涂覆导电溶液，待导电溶液的溶剂再次挥发后，以第二温度对经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极，其中，第一温度小于第二温度。这意味着，对于首次涂覆导电溶液的经雕刻多孔纤维毡首先以该第一温度进行低温碳化，再一次涂覆导电溶液后并待其中的溶剂再次挥发后，对经雕刻多孔纤维毡以第二温度进行高温碳化，最终获得带流道碳毡电极。

在此基础上，在本发明的一些优选实施例中，还包括在最终获得带流道碳毡电极之前，将重复涂覆的步骤执行至少两次。这意味着，对于首次涂覆导电溶液的经雕刻多孔纤维毡首先以第一温度进行低温碳化，再一次涂覆导电溶液后并待其中的溶剂再次挥发后，继续对经雕刻多孔纤维毡以该第一温度(或者不同于第一温度、但仍然处于低温范围的其他温度)进行低温碳化；再次对流道涂覆导电溶液，并待其中的溶剂挥发后，对经雕刻多孔纤维毡以第二温度(或者不同于上述实施例的第二温度、但仍然处于高温范围的其他温度)进行高温碳化，最终获得带流道碳毡电极。当然，其中低温碳化再涂覆导电溶液、待其中的溶剂挥发后再进行低温碳化的步骤可以根据实际情况循环多次，从而加强纤维的粘结作用，进一步提升导电效果。

示例性的，第一温度的范围(也可以理解为上述低温范围)为300～700℃。并且，以第一温度进行碳化的时间在不同实施例中具体实施为1～120分钟。另一方面，第二温度的范围(也可以理解为上述高温范围)为1500～2400℃。相似的，以该第二温度进行碳化的时间在不同实施例中可以选定为30～150分钟。

需要说明的是，在本发明所提出的包括如图1所示的制备方法10的不同实施例中，步骤13中所涉及的雕刻头包括至少一片切片，且该切片的长度小于或等于所要雕刻的流道宽度的1/2。在实际雕刻时，所雕刻流道的深度通常为所述多孔纤维毡厚度的1/4～2/3。另外，雕刻头的切片可以采用不锈钢或钨钢等合金钢的材质，本发明不对此做出限制。

总的来说，在本发明提出的制备方法的不同的实施例中，优选地还包括响应于预设程序的指令，使雕刻头按照预设转速和预设路线移动并旋转。这意味着，本发明可以通过编程实现对于雕刻头预设路线和预设转速的设置，从而可以满足不同流道宽度、深度以及形状等参数的设定，使得采用本发明所制备的带流道碳毡电极的流道深度、样式及开孔率等可以根据实际需求进行调节。

本发明的另一方面参照图2a提出了一种带流道碳毡电极的制备系统20。制备系统20包括雕刻平台21、雕刻头22以及上位机(图中未示)。具体的，雕刻平台21适于承载多孔纤维毡200。雕刻头22适于在雕刻平台及雕刻平台的上方空间中建立的坐标系中，按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在多孔纤维毡200的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡。在本实施例中，雕刻头22的下方具有切片220，用于执行切割雕刻的操作。如上所述，切片220的长度a小于或等于所要雕刻的流道宽度的1/2。最后，制备系统20中的上位机适于发出指令以使雕刻头22按照预设转速和预设路线移动并旋转。

示例性的，图2b示出了图2a中的雕刻头22的局部的立体示意图。图2b示出了切片220具体实现为两个平行且相同的刀片221和222的示例，但是本发明不以此为限。

可以理解的是，如图2a所示的制备系统20适用于如图1所示的制备方法10，因此，关于制备系统20的其他细节可以参照上述的说明。在本发明的一些优选实施例中，制备系统进一步包括加热台、高温炉(温度可以在上述低温范围或高温范围内调节)等，从而使其可以更加完整的实现关于制备方法各优选实施例中的具体步骤。

为了更好的说明本发明所提出的带流道碳毡电极的制备方法和系统的具体实现方式，现对于通过本发明方案所制备的不同形状的电极进行说明。首先参考图3，其示出了带有平行流道的电极30的示意图。图4示出了如图3所示的电极30沿A-A方向的剖面图。

下面结合图3和图4对于制备电极30的方式进行简要说明。制备电极30可以采用如图2a所示的带流道碳毡电极的制备系统20以及如图1所示的制备方法10。该制备系统20包括可沿x、y、z方向移动的伺服电机模块和可高速旋转的雕刻头22。雕刻头22的下方包含两个平行且相同的刀片221和222以及雕刻平台21。进行流道雕刻时，首先将6mm厚的聚丙烯腈基预氧纤维毡放在雕刻平台21上。然后，启动机器(如雕刻机)，使雕刻头22高速旋转，将雕刻头22沿XYZ方向移动至(0，0，3)基准点，按照预设程序开始进行平行流道雕刻。雕刻后对流道处散乱纤维丝进行清理后，将其置于加热台上，加热至70℃。然后将含有碳纤维、酚醛树脂的乙醇溶液(即导电溶液)刮涂在流道底部和侧壁，烘干后放置在高温炉在400℃低温碳化100分钟。随后再次将含有碳纤维、酚醛树脂的乙醇溶液(即导电溶液)刮涂在流道底部和侧壁，进行上述低温碳化过程。最后，将所得样品放置在高温炉进行高温碳化处理。碳化完成后，将炉子自然降温至室温，取出所制备碳毡即得带平行流道且高导电的碳毡电极30如图3所示。可以理解的是，参考图3和图4，标号31所指示的为未进行雕刻流道的部分，而标号32所指示的为雕刻出的流道。在实际雕刻中，流道32的宽度w以及深度D均可以通过控制雕刻头22在XYZ方向上的移动而进行自定义的设置，由此可以雕刻出不同形状和深度/宽度的流道。

进一步的，图5和图6分别示出了在其他一些实施例中采用本发明技术方案所雕刻的具有蛇形流道的电极40和具有交指形流道的电极50。下面对于二者的雕刻方式进行简要说明。

首先参考图5，电极40的制备方式如下。将5mm厚的粘胶剂纤维毡放在雕刻平台上。然后启动雕刻机使雕刻头高速旋转，将雕刻头沿XYZ方向移动至(0，0，3)基准点，按照预定程序开始进行S形流道雕刻。雕刻后对流道处散乱纤维丝进行清理，将其置于加热台上，加热至60℃。然后将含有碳纳米管、酚醛树脂的乙醇溶液(即导电溶液)喷涂在流道底部和侧壁，烘干后放置在高温炉在500℃低温碳化80分钟。随后再次将含有碳纳米管、酚醛树脂的乙醇溶液(即导电溶液)刮涂在流道底部和侧壁，进行上述低温碳化过程。最后，将所得样品放置在高温炉进行高温碳化处理。碳化完成后，将炉子自然降温至室温，取出所制备碳毡即得S型带流道且高导电的碳毡电极如示意图5。

再根据图6，电极50的制备方法如下。将4mm厚的粘胶剂纤维毡放在雕刻平台上。然后启动雕刻机使雕刻头高速旋转，将雕刻头沿XYZ方向移动至(0，0，2)基准点，按照预定程序开始进行交指形流道雕刻。雕刻后对流道处散乱纤维丝进行清理雕，将其置于加热台上，加热至50℃。然后将含有碳纤维、碳纳米管、酚醛树脂的乙醇溶液(即导电溶液)刮涂在流道底部和侧壁，烘干后放置在高温炉在600℃低温碳化60分钟。随后再次将含有碳纤维、碳纳米管、酚醛树脂的乙醇溶液(即导电溶液)刮涂在流道底部和侧壁，进行上述低温碳化过程。最后，将所得样品放置在高温炉进行高温碳化处理。碳化完成后，将炉子自然降温至室温，取出所制备碳毡即得带交指型流道且高导电的碳毡电极如示意图6。

与现有技术中采用传统的电火花或激光雕刻方式不同，本申请采用机械切割的方式，并且，在雕刻流道后使用含导电物质的树脂溶液对切割的流道处进行涂覆，然后进行碳化等电极制备过程。由此可以产生较为优良的制备效果，其中树脂溶液可以将因切割断裂的纤维进行粘结搭接，构成导电的通路，所以不会造成电导率降低。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。

计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种带流道碳毡电极的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：

提供雕刻平台，并在雕刻平台及所述雕刻平台的上方空间中建立坐标系；

将多孔纤维毡固定在所述雕刻平台上；

使雕刻头在所述坐标系中按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在所述多孔纤维毡的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡；

在所述经雕刻多孔纤维毡的所述流道中涂覆导电溶液；以及

待所述导电溶液的溶剂挥发后，对所述经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述坐标系包括三维坐标系，所述三维坐标系包括X方向、Y方向和Z方向，所述预设路线包括在所述X方向、所述Y方向和所述Z方向移动的路线。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设转速的范围为10000~30000转/分钟。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述流道中涂覆导电溶液之前，清洗所述经雕刻多孔纤维毡。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电溶液包括导电纤维和树脂溶液的混合溶液。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述导电纤维包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯纤维的至少一种，所述树脂溶液中的溶质包括酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂中的至少一种，且所述树脂溶液中的溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述流道中涂覆导电溶液之前、或在所述流道中涂覆导电溶液的同时，对所述经雕刻多孔纤维毡进行加热。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为50~100℃。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括在最终获得带流道碳毡电极之前，对所述经雕刻多孔纤维毡进行重复涂覆的步骤，所述重复涂覆的步骤包括以第一温度对所述多孔纤维毡进行碳化后，再次在所述流道中涂覆导电溶液，待所述导电溶液的溶剂再次挥发后，以第二温度对所述经雕刻多孔纤维毡进行碳化，最终获得带流道碳毡电极，其中，所述第一温度小于所述第二温度。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括在最终获得带流道碳毡电极之前，将所述重复涂覆的步骤执行至少两次。

11.如权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度的范围为300~700℃，以所述第一温度进行碳化的时间为1~120分钟。

12.如权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，所述第二温度的范围为1500~2400℃，以所述第二温度进行碳化的时间为30~150分钟。

13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔纤维毡包括聚丙烯腈基预氧纤维毡或粘胶剂纤维毡。

14.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述雕刻头包括至少一片切片，所述切片的长度小于或等于所要雕刻的流道宽度的1/2。

15.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括响应于预设程序的指令，使所述雕刻头按照预设转速和预设路线移动并旋转。

16.一种带流道碳毡电极的制备系统，其特征在于，包括：

雕刻平台，适于承载多孔纤维毡；

雕刻头，适于在所述雕刻平台及所述雕刻平台的上方空间中建立的坐标系中，按照预设转速和预设路线移动并旋转，从而在所述多孔纤维毡的表面上雕刻出流道，以获得经雕刻多孔纤维毡；

上位机，适于发出指令以使所述雕刻头按照预设转速和预设路线移动并旋转。