【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物电极材料，特别涉及一种用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、基于钒不同价态之间的氧化/还原机理实现有效能量储存与释放的全钒液流电池(vrfb)，表现出电池容量大、成本低、功率大、可大电流无损深度放电、寿命长和操作简单等诸多优点，已经成为了当下最有发展潜力的高效、绿色储能体系，可以有效改善当下全世界面临的石油资源枯竭、环境污染等问题。vrfb的主要结构包括电极、电解液、电解质隔膜，其中，电极为钒电池的电化学反应提供有效的场所，使电对在其表面进行电子传递和离子转换，是影响电池的最终综合性能的关键结构。换言之，电极材料的发展决定着钒电池的发展。
2、在钒电池发展初期，金属电极材料由于具有导电性和加工性好等优点而受到研究者们的广泛关注。例如惰性的铂、金等金属。但是，一方面钒离子在这些惰性金属表面的电化学反应可逆性较差，另一方面这类材料本身的成本高，因而惰性金属电极材料不具有实用前景和价值。相比之下，活性金属具有较好的电化学特性，但是活性金属又很难满足全部的作为正极和负极基本的稳定性、导电性及电化学活性等要求。例如，钛作正极由于其表面容易生成影响导电性的较厚钝化膜，而作为负极则由于其保护性的钝化膜易被还原破坏导致钛基体的腐蚀溶解。
3、后来，研究者们发现，在钛、铅等金属基体上镀上铱、钌等贵金属或通过形成金属氧化物涂层，使其成为完全不同于原金属基体电极行为的新电极，使得这类电极材料的电化学活性可得以大大改善。然而，尽管镀有氧化铱的钛电极表现出较好的电化学活性和稳定
4、相比金属类材料，碳材料具有许多独特的特性，比如碳材料在用作电极材料时，在硫酸溶液中表现出良好的导电性、耐蚀性以及较宽的电位窗口等特点。因此，将碳材料作为钒电池的电极材料吸引了众多研究者们的兴趣，并且已经发展出了系列碳基电极材料，如石墨板、柔性石墨、石墨毡及炭毡等。然而，碳基材料用作电极材料时，电池过充下，电极发生的副反应会引起电极的腐蚀破坏。同时，电极表面发生析氧时，电极被氧自由基氧化成二氧化碳或一氧化碳，并在表面被氧化刻蚀的同时，可能引起析电位的进一步降低，在析氢副反应的影响下，电极表面的结构受到破坏的同时其电化学性能也会受到显著影响。
5、随着近些年来聚合物材料的飞速发展，导电聚合物作为一种新兴的聚合物电极材料，因其卓越的力学性能、卓越的导热性能和卓越的导电性能而受到广泛关注。然而，单一导电聚合物的耐酸腐蚀性能和热稳定性都较差，阻碍了聚合物电极材料的发展。故而，研发一种同时能够同时兼顾良好的电化学性能与耐硫酸腐蚀性能的钒电池用聚合物电极材料成为当下亟待解决的科学难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料及其制备方法与应用，本专利技术提供的含氟聚合物电极材料能同时兼顾良好的电化学性能与耐硫酸腐蚀性能，且不会出现析氢、析氧等影响电池使用的副反应。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，由含氟聚合物与导电聚合物进行共混而构筑。
3、优选地，所述含氟聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、氟化乙丙共聚物、全氟烷氧基树脂、聚氯三氟乙烯、乙烯一氯三氟乙烯共聚合物、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚全氟乙丙烯、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物。
4、优选地，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚(3-烷基噻吩)或聚苯硫醚。
5、优选地，所述含氟聚合物与导电聚合物的质量比为(9-2):(1-8)。
6、本专利技术还提供了上述用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料的制备方法，包括以下步骤：
7、s1.将含氟聚合物与导电聚合物混合后进行研磨，得到预混聚合物；
8、s2.将步骤s1所得的预混聚合物进行冷冻球磨，过筛，得细粉状预混聚合物；
9、s3.将步骤s2所得细粉状预混聚合物放入模具，利用压力机进行压制，得到共混聚合物材料；
10、s4.将步骤s3所得的共混聚合物材料钻取细孔，插入导线，在表面涂覆绝缘胶，得到聚合物电极材料。
11、优选地，步骤s2所述冷冻球磨的时间为1-5h。
12、优选地，步骤s2所述冷冻球磨时，球磨机的转速为200-600转/min。
13、优选地，步骤s3所述利用压力机进行压制时，压力为5-25mpa，压样保持30-60min。
14、本专利技术还提供了上述用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料的应用，将所述的高性能含氟聚合物电极材料用于制备全钒液流电池。
15、本专利技术还提供了一种全钒液流电池，包括上述技术方案所述的高性能含氟聚合物电极材料。
16、有益技术效果：
17、本专利技术的电极材料是一种新型聚合物电极材料，能同时兼顾良好的电化学性能与耐硫酸腐蚀性能。且是基于聚合物材料的电极材料，不会出现析氢、析氧等影响电池使用的副反应。
18、本专利技术的聚合物电极材料具备良好的综合性能，且原料来源广泛，有很好的应用前景。
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1.一种用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，由含氟聚合物与导电聚合物进行共混而构筑。
2.根据权利要求1所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，所述含氟聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、氟化乙丙共聚物、全氟烷氧基树脂、聚氯三氟乙烯、乙烯一氯三氟乙烯共聚合物、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚全氟乙丙烯、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚(3-烷基噻吩)或聚苯硫醚。
4.根据权利要求1所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，所述含氟聚合物与导电聚合物的质量比为(9-2):(1-8)。
5.权利要求1-4任一项所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2所述冷冻球磨时，球磨机的转速为200-600转/min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3所述利用压力机进行压制时，压力为5-25MPa，压样保持30-60min。
9.权利要求1-4任一项所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料的应用，其特征在于，将所述的高性能含氟聚合物电极材料用于制备全钒液流电池。
10.一种全钒液流电池，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的高性能含氟聚合物电极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，由含氟聚合物与导电聚合物进行共混而构筑。
2.根据权利要求1所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，所述含氟聚合物包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、氟化乙丙共聚物、全氟烷氧基树脂、聚氯三氟乙烯、乙烯一氯三氟乙烯共聚合物、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚全氟乙丙烯、偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，所述导电聚合物包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚(3-烷基噻吩)或聚苯硫醚。
4.根据权利要求1所述的用于钒电池的高性能含氟聚合物电极材料，其特征在于，所述含氟聚合物与导...
【专利技术属性】
技术研发人员：王城，张艳丽，狄玉丽，何科瀚，田新，郑秀文，唐海川，阿七书古莫，
申请(专利权)人：西昌学院，
类型：发明
国别省市：
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