用于液流电池的多孔碳纤维电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于液流电池的多孔碳纤维电极及其制备方法，涉及液流电池技术领域。本发明专利技术的多孔碳纤维电极通过以下方法制备得到：S1、将水溶性高分子聚合物溶于水中，得到聚合物溶液；S2、向聚合物溶液中加入造孔剂，混合均匀，得到静电纺丝原液；S3、采用上述静电纺丝原液进行静电纺丝，得到由碳纤维丝组成的复合纤维膜；S4、将上述复合纤维膜进行预氧化，在惰性气体氛围下碳化，得到多孔碳纤维电极。本发明专利技术的碳纤维电极，不仅具有较大纤维丝径，而且还具有纳米级别的介孔和微孔，保证电极具有良好的传输性能的同时还具有较大的比表面积，增加反应活性位点，可降低电池的活化损失，提高液流电池的整体性能。液流电池的整体性能。液流电池的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
用于液流电池的多孔碳纤维电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及液流电池
，特别是涉及一种用于液流电池的多孔碳纤维电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]高功率密度的储能系统是未来储能技术的发展方向和趋势，为了实现电池在高电流密度下的高效运行，需要对电池的关键部件进行进一步的改进。以液流电池为例，就需要进一步降低电池的活化极化、欧姆极化和浓差极化，其中降低电池的活化极化就需要大幅提高电极材料的比表面积。目前，用于液流电池的电极材料主要是石墨毡、碳纸和碳布。这些商业碳材料一般具有较大的纤维丝径，因而具有较小的比表面。而提高比表面积的方法包括减小纤维丝的直径、在纤维表面修饰纳米材料和在纤维丝表面造孔等。利用静电纺丝技术制备纳米碳纤维可以极大的提高电极的比表面积，然而同时也会导致电极渗透率的降低，从而不利于活性物质在电极内部的传输。通过提高碳纤维的直径可以改善电极的渗透率，然而又会在一定程度上牺牲电极的表面积。基于此，进行具有较大丝径的多孔碳纤维的制备就显得尤为重要，它不但能够实现较大的比表面积，而且保留了良好的渗透率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于液流电池的多孔碳纤维电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将水溶性高分子聚合物溶于水中，得到聚合物溶液；S2、向聚合物溶液中加入造孔剂，混合均匀，得到静电纺丝原液；S3、采用上述静电纺丝原液进行静电纺丝，得到由碳纤维丝组成的复合纤维膜；S4、将上述复合纤维膜进行预氧化，在惰性气体氛围下碳化，得到多孔碳纤维电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，向聚合物溶液中加入交联剂，混合均匀后，再加入造孔剂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性高分子聚合物选自：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和木质素中的一种或两种以上；所述聚乙烯醇的平均分子量为20000～200000g mol-1
，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为40000～1300000g mol-1
，所述木质素的平均分子量为5000～500000g mol-1
；所述聚合物溶液中聚乙烯醇的质量分数为5～15wt％，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为0～10wt％，木质素的质量分数为0～30wt％。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂选自：PTFE水乳液和PMMA水乳液中的一种或两种；PTFE和PMMA的粒径为20～300nm；所述造孔剂的浓度为40～80wt％，添加量为2～30g。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂选自：硼酸和磷酸中的一种或两种；所述交联剂的浓度为3～6wt％，添加量为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵天寿，孙静，范新庄，
申请(专利权)人：广州市香港科大霍英东研究院，
类型：发明
国别省市：