[发明专利]应用于液流电池的多尺度多孔电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种应用于液流电池的多尺度多孔电极，其特征在于，包括碳纤维搭接、粘结或编织形成的多孔电极骨架，所述碳纤维的表面分布有二级孔，所述二级孔的内表面分布有三级孔；所述二级孔的直径为50nm-500nm，孔深为50nm-500nm，孔间距为50nm-500nm；所述三级孔的直径为5nm-10nm，孔深为10nm-30nm，孔间距为5nm-10nm。

2.根据权利要求1所述的应用于液流电池的多尺度多孔电极，其特征在于，所述碳纤维的直径为2μm-20μm，长度为10μm-10mm。

3.权利要求1或2所述的应用于液流电池的多尺度多孔电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将初始碳素材料浸入镍盐、铁盐或钴盐溶液中并进行超声处理5-60min，溶液中镍盐、铁盐或钴盐的质量分数为3-30％；处理后于60-120℃烘干；

(2)将步骤(1)得到的碳素材料进行热处理，气氛为氮气或惰性气体和氧化性气体混合气体，氧化性气体的体积分数为2-50％，升温速率为2-10℃/min，热处理温度为500-900℃，热处理时间为1-3h，热处理后自然冷却降到室温；

(3)将步骤(2)得到的碳素材料于稀硝酸中反复洗净，再放入碱溶液或碱金属盐溶液中浸渍；溶液中碱或碱金属盐的质量分数为5-70％，浸渍并超声5-60min，取出烘干；

(4)将步骤(3)得到的碳素材料于惰性气体气氛中热处理，升温速率为2-10℃/min，热处理温度为600-900℃，热处理时间为1-3h，热处理后自然冷却降到室温；再依次用蒸馏水、稀硝酸清洗烘干，即得所述应用于液流电池的多尺度多孔电极。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述初始碳素材料选自碳毡、石墨毡、碳纸或碳布，厚度为0.1-3mm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐选自氯化镍、醋酸镍、甲酸镍、硫酸镍或硝酸镍；所述铁盐选自氯化铁、醋酸铁、甲酸铁、硫酸铁或硝酸铁；所述钴盐选自氯化钴、醋酸钴、甲酸钴、硫酸钴或硝酸钴。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氧化性气体为水蒸气、氧气或二氧化碳中的一种或几种；所述惰性气体为氦气或氩气。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾溶液，所述碱金属盐溶液为碳酸锂、硫酸锂、硝酸锂、甲酸锂、醋酸锂、碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠、甲酸钠、醋酸钠、碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、甲酸钾或醋酸钾溶液。

8.一种液流电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的应用于液流电池的多尺度多孔电极。

9.根据权利要求8所述的液流电池，其特征在于，所述液流电池选自全钒液流电池、铁铬液流电池、铁钒液流电池、锌溴液流电池、钒溴液流电池或钒铈液流电池。