[发明专利]一种改性钒电池多孔电极石墨毡的生产方法

说明书

本发明涉及一种改性钒电池多孔电极石墨毡的生产方法，具体方法为：预氧毡依次进入连续烧结炉的低温碳化区与高温石墨化区进行烧结、再进入连续活化炉活化处理；当石墨毡进行活化处理前，在石墨毡表面均匀撒入催化剂硝酸铋粉末，实现“一种催化剂，两步改性效果”；即加入的硝酸铋不仅可以氧化毡体表面，使其形成纳米级微孔结构，增加比表面积，同时硝酸铋在活化过程中可分解，分解后的产物沉积在碳毡表面，对碳毡表面进一步修饰。本发明的优点：不但可以提高电化学反应活性，还可以抑制电极的副反应，提高电池使用寿命。工业生产上节约成本，方法简单易于操作，环保性强。

技术领域

本发明属于电极材料生产方法的技术领域，具体地说是一种改性钒电池多孔电极石墨毡的生产方法。

背景技术

随着工业化的发展，人类早期发展大量使用煤、石油等化石燃料的弊端显现出来，这些不可再生资源的减少以及使用过程中带来的环境污染和因此引起的气候变化，威胁着人类正常的生产、生活，是人类面临的共同挑战。水能、风能、生物能、太阳能、地热能等新能源发电系统具有资源丰富、可再生、对环境影响小、分布广等优点，但由于其能量密度低、间歇性和波动性大等缺点，不能实现连续供能。储能技术的开发能够将那些不稳定的能量转化成电能储存起来，并控制能量的消耗，对可再生能源的整合、利用有着重要作用。现在，人们已经探索、开发出了多种形式的储能手段，这些储能方式主要可分为物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能等。而在众多的储能方式中，氧化还原液流电池由于其功率、容量大，效率高，寿命长等特点 ，可用于建设大规模、大功率的调峰储能电站，提高电网的稳定性；也可以与太阳能、风能、水能等可再生能源发电相结合，在边远地区建立储能、发电系统，将这些不稳定的能源转化成电能储存起来，在需要的时候输出。目前国内外对液流电池的研究主要集中在全钒氧化还原液流电池 、铁/铬液流电池 、多硫化钠/溴液流电池、锌/溴液流电池等。

其中，与其它储能电池相比，全钒液流电池有以下特点:

①电池的输出功率取决于电堆的大小和数量，储能容量取决于电解液容量和浓度，因此它的设计非常灵活，要增加输出功率，只要增加电堆的面积和电堆的数量，要增加储能容量，只要增加电解液的体积；

②全钒液流电池的活性物质为溶解于水溶液的不同价态的钒离子，在全钒液流电池充、放电过程中，仅离子价态发生变化，不发生相变化反应，充放电应答速度快；

③电解质金属离子只有钒离子一种，不会发生正、负电解液活性物质相互交叉污染的问题，电池使用寿命长，电解质溶液容易再生循环使用；

④充、放电性能好，可深度放电而不损坏电池，自放电低。在系统处于关闭模式时，储罐中的电解液无自放电现象；

⑤液流电池选址自由度大，系统可全自动封闭运行，无污染，维护简单，操作成本低；

⑥电解质溶液为水溶液，电池系统无潜在的爆炸或着火危险，安全性高；

⑦电池部件多为廉价的炭材料、工程塑料，材料来源丰富，且在回收过程中不会产生污染，环境友好；

⑧能量效率高，可达70%，性价比好；

⑨启动速度快，如果电堆里充满电解液可在2 min内启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.02 s；

⑩可实时、准确监控电池系统荷电状态(SOC)，有利于电网进行管理、调度。

目前国内外全钒液流电池的主要生产企业有大连融科储能公司(Rongke Power)、日本住友电气工业公司(Sumitomo Electric Industries)和北京普能公司。