[发明专利]一种钒电池复合电极及其制备方法

权利要求书

1.一种钒电池复合电极，其特征在于，包括经树脂浸渍固化处理的上层石墨毡和下层石墨毡，所述上层石墨毡位于所述下层石墨毡中间位置，所述上层石墨毡和下层石墨毡由PAN预氧化纤维丝网胎针刺形成两层针刺密度不同的PAN预氧化纤维丝毡，并在下层PAN预氧化纤维丝毡上表面涂覆添加含有碳材料的树脂或树脂溶液，经炭化和石墨化处理形成一体预氧化石墨毡，再经树脂浸渍固化处理制得；其中所述下层石墨毡比上层石墨毡的面积大且针刺密度小。

2.一种如权利要求1所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a. PAN预氧化纤维丝毡的制作：将PAN预氧化纤维丝网胎在针刺机上层叠，针刺制得下层PAN预氧化纤维丝毡，在下层PAN预氧化纤维丝毡上表面涂覆一层树脂或树脂溶液，另取PAN预氧化纤维丝网胎层叠放置在下层PAN预氧化纤维丝毡中间位置针刺制得上层PAN预氧化纤维丝毡，其中下层PAN预氧化纤维丝毡比上层PAN预氧化纤维丝毡的面积大且针刺密度小；

b. 预氧化石墨毡的制作：将步骤a制得的PAN预氧化纤维丝毡置于65-105℃使树脂层固化，取出后将PAN预氧化纤维丝毡置于炭化炉中进行炭化和石墨化处理，使上、下层的PAN预氧化纤维丝毡形成连续的纤维，得到一体化预氧化石墨毡；

c. 树脂浸渍固化处理制得钒电池复合电极：将步骤b制得的一体化预氧化石墨毡浸渍于树脂浸渍液中，使液面刚好没过上、下层预氧化石墨毡的界面，施加高压使浸渍液充分渗入下层预氧化石墨毡的孔隙中，取出后放入固化箱固化，冷却后得到具有上、下两层石墨毡结构的钒电池复合电极。

3.根据权利要求2所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，下层PAN预氧化纤维丝毡的针刺密度为5 - 10针/cm²，针刺深度为1 - 3 mm，厚度为0.5 - 2mm，针刺后的体积密度为0.20 - 0.40g/cm³；上层PAN预氧化纤维丝毡的针刺密度为15 - 25针/cm²，针刺深度为5 - 8 mm，厚度为3 - 5 mm，针刺后的体积密度为0.10 - 0.20g/cm³。

4.根据权利要求2所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，所述树脂或树脂溶液是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、水性环氧树脂、水性酚醛树脂、PTFE乳液、PVDF乳液的任意一种添加碳材料制得。

5.根据权利要求4所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料为石墨烯、碳纤维、碳纳米管、炭黑的一种或几种。

6.根据权利要求4或5所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料的添加量为5 - 20 wt%。

7.根据权利要求2所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤b中，所述一体化预氧化石墨毡的下层石墨毡体积密度为0.10 - 0.15g/cm³，上层石墨毡体积密度为0.03 - 0.05 g/cm³。

8.根据权利要求2所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤c中，所述树脂浸渍液是环氧树脂、不饱和聚酯树脂的任意一种添加或不添加碳材料制得。

9.根据权利要求8所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料为石墨烯、碳纤维、碳纳米管、炭黑的一种或几种。

10.根据权利要求8或9所述的钒电池复合电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料添加量为0 - 10 wt%。