[发明专利]应用于液流储能电池中高性能泡沫碳电极材料制备方法

权利要求书

1.一种具有高导电率应用于液流储能电池电极中泡沫碳电极，其特征在于：材料为多孔泡沫、导电剂或催化剂表面沉积弥散分布于碳素材料内部或者表面。

2.一种权利要求1所述具有高导电率应用于液流储能电池电极中碳素电极的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将导电助剂或者催化剂与碳素材料前驱体混合或溶于溶剂中作为泡沫电极前驱体原液，所述导电掺杂混合物质为碳纳米管、石墨烯、金属元素如钛、铜、铋、锰、铅、铋、锌、钼或钨等有机金属化合物；

步骤2：将电极前驱体原液进行纺丝或者流延成所需要纤维或者泡沫薄膜，其中纤维直径为或者泡沫薄膜厚度为在常压条件下，在加温150度以下进行固化，形成预固化纤维或者泡沫薄膜；

步骤3：前驱体纳米纤维泡沫薄膜置于鼓风风箱中进行不熔化处理，处理温度为保温时间为

步骤4：将已经固化成型的前驱体纤维或者泡沫薄膜放置于刚玉坩埚中，然后送入电阻炉中进行高温热处理，热处理温度为保温时间保护气Ar气或N2气，制备完成复合纳米纤维泡沫薄膜，所述高温热处理时的升温速率为降温速率为

3.根据权利要求1所述具有高导电率的液流电池电极材料柔性碳素/碳素复合泡沫薄膜的制备方法，其特征在于：所述易纺丝或者流延高分子聚合物作为纺丝或者流延辅助剂，为可以低温快速分裂解的聚合物，裂解后不留任何残杂有害物，选择为沥青、聚丙烯酰胺、呋喃树脂、植物淀粉纤维素或者其他碳化物。

4.根据权利要求1所述具有高导电率液流储能电池电极的柔性碳素/碳素复合纳米纤维或泡沫薄膜的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯，二甲苯，四氢咲喃或三氯甲烷。

5.根据权利要求1所述具有高导电率液流储能电池电极的柔性碳素/碳素复合纳米纤维泡沫薄膜的制备方法，其特征在于：通过使用选自例如压纺、电纺丝或者流延工艺该前体溶液，其中纺丝或者流延参数是可调的使得纺丝或者流延步骤可导致聚合物纤维并且纺丝或者流延参数可适应于每种前体溶液。

6.根据权利要求1所述具有高导电率液流储能电池电极的柔性碳素/碳素复合纳米纤维或泡沫泡沫薄膜制备方法，其特征在于：柔性碳素由纤维直径在20和10000纳米之间的构成，碳素超薄泡沫其孔径、孔隙率根据需要由造孔剂来调节空隙率和孔径大小，造孔剂为可消失牺牲性物质或者可产生相转移的物质如小分子水、易挥发性溶剂、相不溶聚合物；泡沫碳其纤维自由移动并在宏观尺度是极度可弯曲的。

7.根据权利要求1所述具有高导电率液流储能电池电极的柔性碳素/碳素复合纳米纤维或者泡沫薄膜的制备方法，其特征在于：该碳素纤维或者泡沫薄膜具有一定孔隙率，且孔径大小可以根据可调可孔。

8.权利要求1至7的制造包含柔性碳素纳米纤维和聚合物的柔性复合材料的方法，还包括以下步骤：

a.通过如下浸透柔性碳素纳米多孔泡沫样品：优选在平且刚性的表面上先前已经延伸的样品上面施加催化剂溶液，其中催化剂为碳纳米管、石墨烯、金属元素如钛、铜、铋、锰、铅、铋、锌、钼或钨等有机金属化合物；

b.通过毛细作用和重力使该碳素纳米多孔泡沫样品被催化剂溶液完全浸透；

c.通过将样品放置在范围在20℃和优选地60℃直至300℃之间温度下的烘箱中使碳素纳米纤维样品上方铺开的催化剂溶液热固化，注意到可在低至20℃的温度下实现该固化步骤，而唯一的影响是更长的固化时间；

d.通过在每个单独的碳素纳米纤维泡沫薄膜电极表面上施加催化剂作为薄涂层从而所得的固化样品能够维持期望的特殊电极结构，而该涂层在几十至几百纳米的优选范围内；

e.通过调整用于嵌入碳素纳米纤维的催化剂溶液的黏度来催化剂厚度。