CN117638108B - 一种钒电池用石墨毡电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒电池用高活性石墨毡电极及其制备方法，包括以下步骤：制备聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料包含如下组分：耐酸高分子树脂、高温可交联物、非离子表面活性剂、消泡剂，聚合物包覆碳纳米管、金属粉末，去离子水；将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，真空干燥，再进行高温烧结，制备得到高活性石墨毡电极。本发明制备的聚合物包覆碳纳米管上胺基聚合物中含有大量的N原子，杂原子的引入可以增强导电性，提高其电化学性能；电极上含有高温交联聚合物，可在烧结过程中实现交联，耐电解液冲刷，容量保持率好，此外，可控制耐酸高分子树脂的碳化程度，增强导电性的同时实现较好的粘结效果。
Description
技术领域
本发明涉及石墨毡电极技术领域，特别涉及一种钒电池用石墨毡电极及其制备方法。
背景技术
太阳能和风能等可再生能源的储量巨大且来源长期稳定，而且对环境影响微乎其微，是优化能源供给结构的重要力量。然而，可再生能源有一个重要的问题亟待解决，即这些能源的获取具有不稳定不连续的特点，将非稳定的可再生能源需要先进的储能技术。因此，在近年来的新能源开发和利用研究中，开发高效的储能系统成为了研究者们的关注重点。全钒液流电池具有电能转换效率高，可实时监测其充放电状态，电解液可长期使用，电池材料科循环利用、安全等突出特点，在电力系统中得到了广泛的推广和应用。
电极作为全钒液流电池的关键组成部分，其性能对电池的效率、容量等指标有着至关重要的影响。电极的性能不仅关系到电池的电化学反应，也关系到电池的欧姆极化和电化学极化等多个方面，而电极性能又取决于其导电性、比表面积等。实现高效、高性能的全钒液流电池，需要采用具备良好特性的电极材料。理想的全钒液流电池电极材料具备以下特点：良好的电催化活性和可逆性，以提高电池的反应速率和循环稳定性；在电池充、放电电压范围内稳定，具有较高的析氢电位，减少副反应；良好的电化学稳定性；耐酸和耐氧化；与双极板的接触电阻较小。
石墨毡是一种由碳纤维经过纺织和压缩制成的多孔材料，因其独特的结构和性质，成为了广泛应用于全钒液流电池电极材料的首选之一。石墨毡具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、高稳定性和机械强度，能够在极端环境下长期稳定运行，因此被广泛选用作全钒液流电池电极材料。然而，石墨毡也存在一些不足之处，尤其是电极材料活性低导致的能量效率低的问题，为了解决这个问题，科学家们一直在寻求提高电池能量效率和设计一种简单而性能良好的电极的方法，并且，采用高性能的电极材料和改进电极结构是降低全钒液流电池投资成本的有效途径之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钒电池用石墨毡电极及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请公开了一种钒电池用石墨毡电极的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料包含如下重量份：耐酸高分子树脂2.0~4.0份、高温可交联物0.4~0.8份、非离子表面活性剂0.5~1.5份、消泡剂0.1~0.3份，聚合物包覆碳纳米管5.0~10.0份、金属粉末3~5份，去离子水90~100份；将上述组分共混搅拌，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料粘度在500~4000mPa.s；
S2、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，在60~100℃的温度下真空干燥，再进行高温烧结，制备得到石墨毡电极。
作为优选，所述耐酸高分子树脂选用聚丙烯酸、聚马来酸酐、聚乙二醇中的至少一种。
作为优选，所述高温可交联物选用聚乙烯基吡咯酮K15、聚乙烯基吡咯酮K30、聚乙烯基吡咯酮K60、聚乙烯基吡咯酮K90、聚乙烯基吡咯酮K150、丙烯酰胺-双丙酮丙烯酰胺中的至少一种。
作为优选，所述非离子表面活性剂选用聚乙烯单醇、壬基酚聚醚-10、鲸蜡硬脂醇聚醚-10、吐温20、N-月桂基吡咯烷酮中的至少一种；所述消泡剂选用聚醚改性硅油、异辛醇、磷酸三辛酯、蜂蜡、聚硅氧烷、甲基硅油中的至少一种。
作为优选，所述金属粉末选用铋、锡中的至少一种。
作为优选，步骤S1中，共混搅拌的搅拌速度为1500~2500rpm，搅拌时间为1~3h。
作为优选，步骤S2中，高温烧结的工艺如下：按照5~10℃/min的升温速度，升温至300～500℃，保温2~4h。
作为优选，步骤S1中，所述聚合物包覆碳纳米管采用如下方式制备获得：
S11、制备有机酸改性碳纳米管：将5份碳纳米管和25份有机酸搅拌均匀后密封，在150~200℃环境下进行10~15h的反应；加入去离子水充分搅拌后静置，再进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性，以30~60℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管；所述有机酸选用植酸、甲酸、乙酸、草酸、酒石酸中的至少一种。
S12、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S11得到的有机酸改性碳纳米管加入到pH为7.5~10.0的缓冲液中进行超声处理，在超声处理的同时加入胺基聚合物，继续进行20~40min的超声处理；混合均匀后搅拌6-10h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。所述胺基聚合物采用多巴胺、树枝状小分子六亚甲基四胺、支化聚合物聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺中的至少一种。
作为优选，步骤S2中有机酸改性碳纳米管与胺基聚合物的质量比为1：5~1：2。
本发明还公开了一种钒电池用石墨毡电极，所述石墨毡电极采用上述的一种钒电池用石墨毡电极的制备方法制备获得。
本发明的有益效果：
1、本发明制备的聚合物包覆碳纳米管上胺基聚合物中含有大量的N原子，杂原子的引入可以增强导电性，提高其电化学性能；
2、本发明制备的墨毡电极上含有高温交联聚合物，可在烧结过程中实现交联，耐电解液冲刷，容量保持率好，此外，可控制耐酸高分子树脂的碳化程度，增强导电性的同时实现较好的粘结效果；
3、本发明制备的钒电池用石墨毡纤维上附着大量铋、锡，可提高析氢电位，能拓宽全钒液流电池充、放电电压范围，提高电池容量保持率的同时可进一步提高电解液利用率；
4、本发明制备的石墨毡纤维强度得到大幅度提升，在相同形变下可有效降低接触电阻，提升电池效率。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例1碳纳米管与多巴胺物理共混、有机酸改性碳纳米管、多巴胺包覆碳纳米管的红外光谱图；
图2为本发明实施例1石墨毡电极的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1石墨毡电极的扫描电镜图及所在位置的EDS分层图像。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
一种钒电池用石墨毡电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、制备聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料包含如下组分：耐酸高分子树脂2.0~4.0份、高温可交联物0.4~0.8份、非离子表面活性剂0.5~1.5份、消泡剂0.1~0.3份，聚合物包覆碳纳米管5.0~10.0份、金属粉末3~5份，去离子水90~100份；将上述组分共混搅拌，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料粘度在500~4000mPa.s；
S2、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，在60~100℃的温度下真空干燥，再进行高温烧结，制备得到石墨毡电极。
其中，所述耐酸高分子树脂选用聚丙烯酸、聚马来酸酐、聚乙二醇中的至少一种。所述高温可交联物选用聚乙烯基吡咯酮K15、聚乙烯基吡咯酮K30、聚乙烯基吡咯酮K60、聚乙烯基吡咯酮K90、聚乙烯基吡咯酮K150、丙烯酰胺-双丙酮丙烯酰胺中的至少一种。所述非离子表面活性剂选用聚乙烯单醇、壬基酚聚醚-10、鲸蜡硬脂醇聚醚-10、吐温20、N-月桂基吡咯烷酮中的至少一种；所述消泡剂选用聚醚改性硅油、异辛醇、磷酸三辛酯、蜂蜡、聚硅氧烷、甲基硅油中的至少一种。所述金属粉末选用铋、锡中的至少一种。
步骤S1中，共混搅拌的搅拌速度为1500~2500rpm，搅拌时间为1~3h。
步骤S2中，高温烧结的工艺如下：按照5~10℃/min的升温速度，升温至300～500℃，保温2~4h。
步骤S1中，所述聚合物包覆碳纳米管采用如下方式制备获得：
S11、制备有机酸改性碳纳米管：将5份碳纳米管和25份有机酸搅拌均匀后密封，在150~200℃环境下进行10~15h的反应；加入去离子水充分搅拌后静置，再进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性，以30~60℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管；所述有机酸选用植酸、甲酸、乙酸、草酸、酒石酸中的至少一种。
S12、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S11得到的有机酸改性碳纳米管加入到pH为7.5~10.0的缓冲液中进行超声处理，在超声处理的同时加入胺基聚合物，继续进行20~40min的超声处理；混合均匀后搅拌6-10h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。所述胺基聚合物采用多巴胺、树枝状小分子六亚甲基四胺、支化聚合物聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺中的至少一种。其中，步骤S12中有机酸改性碳纳米管与胺基聚合物的质量比为1：5~1：2。
实施例1：
步骤S1、制备有机酸改性碳纳米管：向反应釜中加入5份碳纳米管和25份植酸，搅拌均匀后密封，在180℃环境下进行12h的反应。将得到的样品从反应釜中取出，加入去离子水充分搅拌后静置，然后用真空泵进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性为止，放入真空干燥箱中以45℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管。
步骤S2、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S1得到的有机酸改性碳纳米管加入到缓冲液中（pH=8.7）超声20min，在超声的同时向烧杯中加入胺基聚合物多巴胺，且有机酸改性碳纳米管与胺基聚合物多巴胺的质量比为1：3，继续进行30min的超声。将烧杯溶液混合均匀后磁力搅拌8h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。碳纳米管和多巴胺物理共混、有机酸改性碳纳米管、多巴胺包覆碳纳米管的红外光谱图的FTIR光谱如图1所示，可用于鉴定膦酸官能团在碳纳米管上的化学接枝。从图中可以看出，强吸附峰在3430cm-1左右为羟基伸缩振动的特征峰，峰值在1630cm-1是碳碳双键在碳纳米管上的拉伸振动产生的，对比碳纳米管和有机酸改性碳纳米管的红外光谱图，可以发现1114.1cm-1处为磷酸基团中磷氧双键的吸收峰，表明植酸已经成功接枝到碳纳米管上。而碳纳米管和多巴胺物理共混的复合材料没有增加新的峰，说明材料没有新的化学键生成，表明材料是通过物理结合的方式进行复合的。
步骤S3、聚合物包覆碳纳米管浆料制备：耐酸高分子树脂聚丙烯酸2g、高温可交联物聚乙烯基吡咯酮K15（0.6g）、非离子表面活性剂聚乙烯单醇0.8g、消泡剂聚醚改性硅油0.2g，聚合物包覆碳纳米管8g、金属粉末铋3g，去离子水90g，放入高速搅拌器中共混搅拌，搅拌速度2000rpm，搅拌时间2h，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，浆料粘度为1000mPa.s。
步骤S4、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，80℃真空干燥，再放置气氛炉中氮气氛围下高温烧结，10℃/min的升温速度，升温至450℃，保温3h，制备得到石墨毡电极。从图2可以看出，碳纳米管分布在石墨毡纤维上，且碳纳米管被聚合物包覆。从图3可以看出，铋元素均匀的分散在石墨毡纤维上。
实施例2：
步骤S1、制备有机酸改性碳纳米管：向反应釜中加入5份碳纳米管和25份甲酸，搅拌均匀后密封，在150℃环境下进行10h的反应。将得到的样品从反应釜中取出，加入去离子水充分搅拌后静置，然后用真空泵进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性为止，放入真空干燥箱中以30℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管。
步骤S2、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S1得到的有机酸改性碳纳米管加入到缓冲液中（pH=7.5）超声10min，在超声的同时向烧杯中加入树枝状小分子六亚甲基四胺，且有机酸改性碳纳米管与树枝状小分子六亚甲基四胺的质量比为1：4，继续进行20min的超声。将烧杯溶液混合均匀后磁力搅拌7h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。
步骤S3、聚合物包覆碳纳米管浆料制备：聚马来酸酐3g、聚乙烯基吡咯酮K30（0.5g）、壬基酚聚醚-10（0.6g）、异辛醇0.1g，聚合物包覆碳纳米管5g、金属粉末铋4g，去离子水95g，放入高速搅拌器中共混搅拌，搅拌速度1500rpm，搅拌时间1h，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，浆料粘度为500mPa.s。
步骤S4、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，60℃真空干燥，再放置气氛炉中氮气氛围下高温烧结，8℃/min的升温速度，升温至300℃，保温2h，制备得到石墨毡电极。
实施例3：
步骤S1、制备有机酸改性碳纳米管：向反应釜中加入5份碳纳米管和25份乙酸，搅拌均匀后密封，在170℃环境下进行13h的反应。将得到的样品从反应釜中取出，加入去离子水充分搅拌后静置，然后用真空泵进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性为止，放入真空干燥箱中以35℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管。
步骤S2、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S1得到的有机酸改性碳纳米管加入到缓冲液中（pH=10）超声30min，在超声的同时向烧杯中加入支化聚合物聚乙烯亚胺，且有机酸改性碳纳米管与支化聚合物聚乙烯亚胺的质量比为1：5，继续进行40min的超声。将烧杯溶液混合均匀后磁力搅拌9h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。
步骤S3、聚合物包覆碳纳米管浆料制备：聚乙二醇4g、聚乙烯基吡咯酮K60（0.4g）、鲸蜡硬脂醇聚醚-10（1.0g）、磷酸三辛酯0.3g，聚合物包覆碳纳米管10g、金属粉末铋5g，去离子水100g，放入高速搅拌器中共混搅拌，搅拌速度2500rpm，搅拌时间3h，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，浆料粘度为4000mPa.s。
步骤S4、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，70℃真空干燥，再放置气氛炉中氮气氛围下高温烧结，6℃/min的升温速度，升温至500℃，保温4h，制备得到石墨毡电极。
实施例4：
步骤S1、制备有机酸改性碳纳米管：向反应釜中加入5份碳纳米管和25份草酸，搅拌均匀后密封，在190℃环境下进行15h的反应。将得到的样品从反应釜中取出，加入去离子水充分搅拌后静置，然后用真空泵进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性为止，放入真空干燥箱中以55℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管。
步骤S2、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S1得到的有机酸改性碳纳米管加入到缓冲液中（pH=8.5）超声20min，在超声的同时向烧杯中加入聚丙烯酰胺，且有机酸改性碳纳米管与聚丙烯酰胺的质量比为1：4，继续进行25min的超声。将烧杯溶液混合均匀后磁力搅拌6h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。
步骤S3、聚合物包覆碳纳米管浆料制备：聚丙烯酸3g、聚乙烯基吡咯酮K90（0.8g）、吐温20（1.2g）、甲基硅油0.2g，聚合物包覆碳纳米管7g、金属粉末铋5g，去离子水90g，放入高速搅拌器中共混搅拌，搅拌速度2000rpm，搅拌时间2h，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，浆料粘度为2500mPa.s。
步骤S4、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，100℃真空干燥，再放置气氛炉中氮气氛围下高温烧结，5℃/min的升温速度，升温至350℃，保温3h，制备得到石墨毡电极。
实施例5：
步骤S1、制备有机酸改性碳纳米管：向反应釜中加入5份碳纳米管和25份酒石酸，搅拌均匀后密封，在200℃环境下进行14h的反应。将得到的样品从反应釜中取出，加入去离子水充分搅拌后静置，然后用真空泵进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性为止，放入真空干燥箱中以60℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管。
步骤S2、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S1得到的有机酸改性碳纳米管加入到缓冲液中（pH=8.0）超声20min，在超声的同时向烧杯中加入聚丙烯酰胺，且有机酸改性碳纳米管与聚丙烯酰胺的质量比为1：4，继续进行35min的超声。将烧杯溶液混合均匀后磁力搅拌10h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。
步骤S3、聚合物包覆碳纳米管浆料制备：聚马来酸酐2g、聚乙烯基吡咯酮K150（0.8g）、N-月桂基吡咯烷酮1.5g、聚硅氧烷0.1g，聚合物包覆碳纳米管9g、金属粉末锡4g，去离子水95g，放入高速搅拌器中共混搅拌，搅拌速度1800rpm，搅拌时间2h，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，浆料粘度为2000mPa.s。
步骤S4、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，90℃真空干燥，再放置气氛炉中氮气氛围下高温烧结，7℃/min的升温速度，升温至400℃，保温4h，制备得到石墨毡电极。
实施例6：
步骤S1、制备有机酸改性碳纳米管：向反应釜中加入5份碳纳米管和25份植酸，搅拌均匀后密封，在160℃环境下进行11h的反应。将得到的样品从反应釜中取出，加入去离子水充分搅拌后静置，然后用真空泵进行减压抽滤，水洗、乙醇洗直至样品为中性为止，放入真空干燥箱中以40℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管。
步骤S2、制备聚合物包覆碳纳米管：将步骤S1得到的有机酸改性碳纳米管加入到缓冲液中（pH=9.1）超声30min，在超声的同时向烧杯中加入多巴胺，且有机酸改性碳纳米管与多巴胺的质量比为1：3，继续进行30min的超声。将烧杯溶液混合均匀后磁力搅拌8h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管。
步骤S3、聚合物包覆碳纳米管浆料制备：聚丙烯酸3g、丙烯酰胺-双丙酮丙烯酰胺0.7g、聚乙烯单醇1.1g、聚醚改性硅油0.2g，聚合物包覆碳纳米管6g、金属粉末铋3g，去离子水100g，放入高速搅拌器中共混搅拌，搅拌速度2300rpm，搅拌时间3h，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，浆料粘度为1000mPa.s。
步骤S4、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，80℃真空干燥，再放置气氛炉中氮气氛围下高温烧结，9℃/min的升温速度，升温至450℃，保温3h，制备得到石墨毡电极。
对比例1：
本对比例的制备过程与实施例1的区别仅在于：使用未改性碳纳米管。
对比例2：
本对比例的制备过程与实施例1的区别仅在于：聚合物包覆碳纳米管浆料中不加入高温可交联物。
对比例3：
本对比例的制备过程与实施例1的区别仅在于：聚合物包覆碳纳米管浆料中不加入金属粉末。
对比例4：
本对比例为空白对照组，即使用未处理的空白石墨毡。
将实施例1-6和对比例1-4制得的石墨毡裁剪为3cm*3cm尺寸，两端放置铜板，使用数显压力试验机保持石墨毡形变为20%，测试应力。使用低电阻测试仪分别夹在两端铜板上，测试在20%形变量下的电阻值，接触电阻=电阻值-材料本体电阻。
将实施例和对比例制得的石墨毡分别装配电堆在同一测试条件下进行充放电测试，记录电池库伦效率、电压效率、能量效率、循环100周的容量保持率及电解液利用率，其中电解液利用率=实际放电容量/理论放电容量。测试结果如表1所示：
表1. 实施例、对比例石墨毡性能测试结果
由表1可见，实施例1-6、对比例2、3均具有更高的电压效率，说明聚合物包覆碳纳米管的负载可提升石墨毡电极的电催化活性，降低了电化学阻抗。此外，通过应力可以看出聚合物包覆碳纳米管负载后石墨毡纤维强度得到提升，同一形变下具有较高的应力和较低的接触电阻。最后，对比例1相对于实施例1，电压效率略有降低，说明本发明制备的聚合物包覆碳纳米管上胺基聚合物中含有大量的N原子，杂原子的引入可以增强导电性，提高其电化学性能。所以，综合三种因素的影响电堆电压效率得到大幅度提升。实施例1相比于对比例2具有更高的容量保持率，说明本发明制备的墨毡电极上含有高温交联聚合物，可在烧结过程中实现交联，耐电解液冲刷，容量保持率好。进一步地通过图2扫描电镜图对比，其中，图2中的（a1）为实施例1石墨毡放大前扫描电镜图，说明聚合物包覆碳纳米管可均一牢固的负载在石墨毡纤维上。图2中的（a2）为实施例1石墨毡放大后扫描电镜图，说明碳纳米管被均一的包覆。实施例1相对于对比例3具有更高的电解液利用率和容量保持率，说明本发明制备的钒电池用石墨毡纤维上附着大量铋、锡，可提高析氢电位，能拓宽全钒液流电池充、放电电压范围，提高电池容量保持率的同时可进一步提高电解液利用率。进一步，图3中的（a1）为实施例1石墨毡纤维的扫描电镜图，图3中的（a2）为实施例1石墨毡纤维对应位置的EDS分层图像，说明铋元素可均一的分布在石墨毡纤维上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钒电池用石墨毡电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、制备聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料包含如下重量份：耐酸高分子树脂2.0~4.0份、高温可交联物0.4~0.8份、非离子表面活性剂0.5~1.5份、消泡剂0.1~0.3份，聚合物包覆碳纳米管5.0~10.0份、金属粉末3~5份，去离子水90~100份；将上述组分共混搅拌，得到聚合物包覆碳纳米管浆料，所述聚合物包覆碳纳米管浆料粘度在500~4000mPa.s；
所述耐酸高分子树脂选用聚丙烯酸、聚马来酸酐、聚乙二醇中的至少一种；
所述高温可交联物选用聚乙烯基吡咯酮K15、聚乙烯基吡咯酮K30、聚乙烯基吡咯酮K60、聚乙烯基吡咯酮K90、聚乙烯基吡咯酮K150、丙烯酰胺-双丙酮丙烯酰胺中的至少一种；
所述金属粉末选用铋、锡中的至少一种；
所述聚合物包覆碳纳米管采用如下方式制备获得：
S11、制备有机酸改性碳纳米管：将5份碳纳米管和25份有机酸搅拌均匀后密封，在150~200℃环境下进行10~15 h的反应；加入去离子水充分搅拌后静置，再进行减压抽滤，水洗 、乙醇洗直至样品为中性，以30~60℃的温度烘干，得到有机酸改性碳纳米管；所述有机酸选用植酸、甲酸、乙酸、草酸、酒石酸中的至少一种；
S12、制备聚合物包覆碳纳米管： 将步骤S11得到的有机酸改性碳纳米管加入到pH为7.5~10.0的缓冲液中进行超声处理，在超声处理的同时加入胺基聚合物，继续进行20~40min的超声处理；混合均匀后搅拌6-10 h，然后抽滤洗涤干燥，得到聚合物包覆碳纳米管；所述胺基聚合物采用多巴胺、树枝状小分子六亚甲基四胺、支化聚合物聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺中的至少一种；
S2、将石墨毡完全浸润到聚合物包覆碳纳米管浆料中，在60~100℃的温度下真空干燥，再进行高温烧结，制备得到石墨毡电极；高温烧结的工艺如下：按照5~10℃/min的升温速度，升温至300～500℃，保温2~4h。
2.如权利要求1所述的一种钒电池用石墨毡电极的制备方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂选用聚乙烯单醇、壬基酚聚醚-10、鲸蜡硬脂醇聚醚-10、吐温20、N-月桂基吡咯烷酮中的至少一种；所述消泡剂选用聚醚改性硅油、异辛醇、磷酸三辛酯、蜂蜡、聚硅氧烷、甲基硅油中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种钒电池用石墨毡电极的制备方法，其特征在于：步骤S1中，共混搅拌的搅拌速度为1500~2500rpm，搅拌时间为1~3h。
4.如权利要求1所述的一种钒电池用石墨毡电极的制备方法，其特征在于：步骤S12中有机酸改性碳纳米管与胺基聚合物的质量比为1：5~1：2。
5.一种钒电池用石墨毡电极，其特征在于：所述石墨毡电极采用如权利要求1~4任一项所述的一种钒电池用石墨毡电极的制备方法制备获得。
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