[发明专利]亲水性多孔质碳电极及其制造方法

说明书

本发明提供一种亲水性多孔质碳电极，其亲水性优异，用于电池时反应活性高，可获得优异的电池特性。亲水性多孔质碳电极为碳纤维通过树脂碳化物粘结而成的片状的多孔质碳电极，厚度方向的两侧表面的水的接触角θ_A为0～15°，并且厚度方向的中间部的水的接触角θ_B为0～15°。将碳纤维与粘合剂纤维进行片状化，使热固性树脂含浸，热压处理之后在400～3000℃的非活性气氛下进行碳化而获得多孔质碳电极。将上述多孔质碳电极进行输送，使400～800℃的氧化性气体沿与上述多孔质碳电极的输送方向垂直的方向流动来进行热处理，从而进行亲水化。

技术领域

本发明涉及亲水性多孔质碳电极及其制造方法。

本申请基于2018年2月15日在日本申请的特愿2018-025086号以及2018年2月15日在日本申请的特愿2018-025411号来主张优先权，将它们的内容援用至本发明中。

背景技术

在锂离子电池、燃料电池、氧化还原液流电池等电池的电极中，广泛使用分散有纤维长度短的碳纤维并利用树脂碳化物粘结而成的多孔质基材。这些电池中，易于大型化且耐久性优异的氧化还原液流电池中，上述多孔质基材可直接作为多孔质碳电极来使用。

氧化还原液流电池通常具备储存电解液的外部罐和电解槽，一边利用泵将包含活性物质的电解液从外部罐输送至电解槽，一边在装入至电解槽的电极上进行电化学的能量转换，即充放电。对于氧化还原液流电池而言，为了获得优异的电池特性，重要的是设置于电解槽的多孔质碳电极的亲水性优异，反应活性高。

作为提高了亲水性的多孔质碳电极，专利文献1中公开了一种将具有导电性的碳微粒通过离子传导性粘合剂粘接于碳纤维而成的多孔质碳电极。专利文献2中公开了一种使用了通过碱性脱脂液进行了表面处理的碳纤维的多孔质碳电极。专利文献3中公开了一种使用了附着有金属氧化物的碳纤维的多孔质碳电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-27920号公报

专利文献2：日本特开2007-186823号公报

专利文献3：日本特表2005-507980号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，对于使用了专利文献1～3那样的以往的多孔质碳电极的氧化还原液流电池而言，电池特性仍然不充分，要求更高性能的多孔质碳电极。

本发明的目的在于提供亲水性优异，用于电池时的反应活性高，获得优异的电池特性的亲水性多孔质碳电极及其制造方法。

用于解决课题的方法

本发明具有以下构成。

[1]一种亲水性多孔质碳电极，其为碳纤维通过树脂碳化物粘结而成的片状的多孔质碳电极，厚度方向的两侧表面的水的接触角θ_A为0～15°，并且厚度方向的中间部的水的接触角θ_B为0～15°。

[2]根据[1]所述的亲水性多孔质碳电极，厚度方向的两侧表面的水的接触角θ_A为0～10°，并且厚度方向的中间部的水的接触角θ_B为0～15°。

[3]根据[1]或[2]所述的亲水性多孔质碳电极，厚度方向的两侧表面的水的接触角θ_A与厚度方向的中间部的水的接触角θ_B之差为0～10°。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的亲水性多孔质碳电极，单位面积重量为30～300g/m²，并且厚度为0.10～0.80mm。