一種氧化石墨烯修飾鋅溴液流電池碳氈電極及其應用制造技術

一種氧化石墨烯修飾鋅溴液流電池碳氈電極在鋅溴液流電池中的應用，包括在冰浴條件通過超聲處理將氧化石墨烯在溶液中分散均勻，然后將空白碳氈在分散液中浸泡一定時間后烘干。本發明專利技術的有益效果是：通過簡單浸漬的方法將具有高比表面積、表面富含含氧官能團的氧化石墨烯用于鋅溴液流電池碳氈電極的修飾，對提高正極對Br

Graphene oxide modified zinc bromide flow cell carbon felt electrode and application thereof

A graphene oxide modified zinc bromine flow battery carbon felt electrode in the battery in the application of zinc bromine flow, including in ice bath by ultrasonic treatment of graphene oxide dispersed in the solution, and then the blank carbon felt in the dispersion for a certain period of time after drying. The beneficial effect of the invention is that graphene oxide with high specific surface area and rich surface oxygen functional groups can be used for modifying the carbon felt electrode of a zinc bromide flow battery by a simple dipping method, and the positive electrode is improved to the Br

【技術實現步驟摘要】
一種氧化石墨烯修飾鋅溴液流電池碳氈電極及其應用
本專利技術屬于蓄電池
，尤其涉及鋅溴液流電池，特別涉及鋅溴液流電池的電極。
技術介紹
鋅溴液流是一種新型液流儲能電池，其具有能量密度高、高電池電壓、低成本、材料來源廣泛、環境友好等諸多優點，被認為是最具應用前景的大規模儲能技術之一。可以廣泛的應用于電網調峰、可再生能源發電系統、不間斷電源、應急電源系統和電動車系統。但鋅溴液流電池也存在著工作電流密度低、溴透過隔膜與鋅直接反應造成自放電及鋅枝晶等問題。為了提高功率密度，對電極材料的研究的十分有必要的。而在鋅溴液流電池中Zn/Zn2+反應速度要比Br-/Br2快得多，因此如何提高Br-/Br2的反應活性至關重要。溴電極的電極材料主要是碳氈、碳布、活性炭、活性碳纖維等碳材料。在這其中碳氈因其具有來源廣泛、價格低廉、孔隙率大等諸多優點被廣泛使用。另一方面，溴的滲透會導致電池的庫倫效率下降下影響電池的性能。通過對碳氈電極的修飾來提高電極對溴單質的固定作用是一種重要方法，本專利技術通過簡單浸漬的方法將具有高比表面積、富含含氧官能團的氧化石墨烯用于鋅溴液流電池碳氈電極的修飾，提高正極對Br2的固定作用，降低溴單質的滲透，提高電池的庫倫效率，進而提高電池性能。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于鋅溴液流電池碳氈電極的改性處理方法，以提高碳氈電極的固溴能力。本專利技術的思路是：采用浸漬法將具有高比表面積、高導電性、良好電化學活性的石墨烯負載于碳氈電極上，經石墨烯修飾后碳氈電極對Br-/Br2電對的氧化還原反應活性大大提升。為實現上述目的,本專利技術采用的具體方案如下，一種氧化石墨烯修飾鋅溴液流電池碳氈電極1)浸漬液的配制：將1mg—10mg氧化石墨烯中加入10mLN-甲基吡咯烷酮含有0.1ml-0.5ml質量分數5％Nafion、PVDF、PTFE溶液中。2)將步驟1)中溶液在-5到5攝氏度的條件下，超聲、分散均勻；3)將碳氈完全浸泡于分散均勻溶液中；4)取出步驟3)中碳氈，于真空干燥箱中烘干，取出備用。溶液超聲分散15min-60min后，將空白碳氈在分散液中的浸泡時間為6-12h，晾干，真空干燥12h-24h，碳氈的真空干燥溫度為100-200℃。本專利技術的有益效果是：將具有高比表面積、富含含氧官能團的氧化石墨烯用于鋅溴液流電池碳氈電極的修飾，提高正極對Br2的固定作用，降低溴單質的滲透，提高電池的庫倫效率，進而提高電池性能。附圖說明圖1是空白碳氈與經氧化石墨烯修飾碳氈電極的掃描電鏡圖,圖1(a)是空白碳氈與(b)經氧化石墨烯修飾碳氈的SEM圖；圖2是空白碳氈電極與氧化石墨烯修飾碳氈電極的循環伏安比較圖；圖3是空白碳氈電極與氧化石墨烯修飾碳氈電極的充放電性能比較圖。具體實施方式實施例1：取厚度為5mm的空白碳氈和按上述方法經氧化石墨烯修飾的碳氈各一片，均用石蠟封樣體積為0.5*1*1cm3。在0.05mol/LZnBr2水溶液中用電化學工作站對碳氈電極進行循環伏安測試。循環伏安測試采用經典三電極體系，以石墨板作為對電極，飽和甘汞電極作用參比電極，經氧化石墨烯修飾碳氈為工作電極，用帶有魯金毛細管的鹽橋連接參比電極和工作電極。對空白碳氈電極和經石墨烯修飾碳氈電極分別進行循環伏安測試，循環伏安掃描速率為10mV/s,掃描電壓范圍為0-1V。所述氧化石墨烯修飾碳氈電極的制備如下：1)浸漬液的配制：將5mg氧化石墨烯中加入10mLN-甲基吡咯烷酮含有0.1ml-0.5ml質量分數5％Nafion溶液中。2)將步驟1)中溶液在-5攝氏度的條件下超聲30min；3)將碳氈完全浸泡于分散均勻溶液中10h；4)取出步驟3)中碳氈，于真空干燥箱中150℃烘干24h，取出備用。對比例：以空白碳氈為負極電極材料，分別取空白碳氈電極和經氧化石墨烯修飾碳氈電極為電池正極電極材料，體積均為0.5*6*6cm3，組裝鋅溴液流電池進行充放電性能測試，電解液為2mol/LZnBr2+3MKCl+0.4MMEP，采用厚度為200umDaramic微孔膜為電池隔膜，比較兩種電極的充放電性能。圖1(a)是空白碳氈與(b)經氧化石墨烯修飾碳氈的SEM圖；從圖中可以看出，經石墨烯修飾后，碳氈表面形貌發生變化，碳氈表面有許多微小顆粒出現圖2是空白碳氈電極與氧化石墨烯修飾碳氈電極的循環伏安圖，圖3是空白碳氈電極與氧化石墨烯修飾碳氈電極的充放電性能比較。從圖2和圖3均可以看出，經氧化石墨烯修飾的碳氈電極性能明顯優于空白碳氈的電極性能。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化石墨烯修飾鋅溴液流電池碳氈電極，其特征在于，采用以下步驟制備獲得：1)浸漬液的配制：將1mg—10mg氧化石墨烯中加入10mL?N?甲基吡咯烷酮中，N?甲基吡咯烷酮溶液中含有0.1ml?0.5ml質量分數5％Nafion溶液、10％PVDF或10％PTFE溶液；2)將步驟1)中溶液在?5到5攝氏度的條件下，超聲、分散均勻；將碳氈完全浸泡于分散均勻溶液中浸泡6?12h；3)取出步驟2)中碳氈，于真空干燥箱中烘干，取出備用。

【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯修飾鋅溴液流電池碳氈電極，其特征在于，采用以下步驟制備獲得：1)浸漬液的配制：將1mg—10mg氧化石墨烯中加入10mLN-甲基吡咯烷酮中，N-甲基吡咯烷酮溶液中含有0.1ml-0.5ml質量分數5％Nafion溶液、10％PVDF或10％PTFE溶液；2)將步驟1)中溶液在-5到5攝氏度的條件下，超聲、分散均勻；將碳氈完全浸泡于分散均勻溶液中浸泡6-12h；3)取出步驟2)中碳氈，于真空干燥箱中烘干，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賴勤志，張華民，李先鋒，許鵬程，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：遼寧,21