一種鋅溴電池電極制作方法技術

本發明專利技術公開了一種鋅溴電池電極制作方法，其步驟如下：1）碳納米管、六水硝酸鎂、異丙醇的投料比為1mg：2mg：125mL，分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散2~3小時；2）以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在20~30V/cm，直流電泳5~10min，電泳后熱臺烘干待用。本發明專利技術的有益效果為：1、實現碳納米管在石墨電極上鑲嵌，并且此后可以在此已修飾電極上罩上一層濾網，以防脫落。2、提高石墨電極電化學活性和體表面積，從而提高鋅溴液流電池的性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，具體用碳納米管修飾的石墨作為電極，用以提高這種電池的充放電電流，屬于新能源領域。
技術介紹
伴隨著世界性的能源危機，像煤炭、石油等化石性燃料出現枯竭趨勢，因此，發展新能源技術刻不容緩，鋅溴電池就是其中一種。與傳統的鉛酸蓄電池相比，發展鋅溴電池對環境沒有污染，這種電池可以作為太陽能、風能電池的電能儲存裝置，并且自身成本低，該電池還可應用于電動車等領域，是一種新型綠色能源技術。單片鋅溴電池模型如下，其中溴電極一般為多孔電極材料。如圖所示充放電過程中，溴電極發生電化學可逆反應:2Br Br2 + 2e⑴鋅電極發生電化學可逆反應:Zn2 -1- 2e" Zn(2)充電結束后，溴電極產生電動勢Eb,為1.06V，鋅電極產生電動勢Ezn為0.76V。由此單片ZBB的理論電動勢為1.82V。理論上要產生更大的電壓只需串聯單片電池以組成電池組。然而在人們進一步研究鋒溴電池系統后發現, 1992 IEEE, 92 88-92], , 2008Joural of Power Sources 175644-650],由于溴單質在溶液中的高溶解度,使得溴在充電過程中和充電后容易擴散至鋅電極表面進行反應，從而產生嚴重的自放電現象。解決這一問題有以下幾種思路:1，在電解質中加入添加劑使得產生溴的絡合物，從而在相對控制溴的擴散。2，增加溴電極的體表面積，使得充電產生的溴盡量多的聚集在電極周圍以減慢溴的擴散。3使用高選擇比的隔膜，防止溴的擴散。傳統的用于工業化生產的電極多孔隙材料較多使用碳纖維或抗腐蝕有機塑料制成,Hirota 等人于 1986 提出的“活性炭纖維/C-C復合材料/離子交換隔膜”三層結構的溴電極材料。但活性炭纖維在鋅溴電池電極大面積多層的應用中成本較高。如何在對孔隙和體表面積影響不大的情況下降低電極材料成本一直是鋅溴電池電極研究的熱點。David Ayme-Perrot, Serge Walter 等人, Journal of PowerSourcesl75 (2008) 644-650]提出冷凝干燥間苯二酚(R)、甲醛(F)、碳酸鈉鹽溶膠凝膠的方法得到大孔隙的碳-冷凝膠材料以用于非循環鋅溴電池負極材料，作為儲存溴單質的微孔并取得了較好的效果。但是碳-冷凝膠制作工藝復雜，并且間苯二酚(R)、甲醛(F)對人體有害，制作過程不安全。碳納米管(CNT)由于其奇特的結構特性，使得其在電化學領域的應用備受矚目。碳納米管分為單壁碳納米管(SWCNT)和多壁碳納米管(MWCNT)，多壁碳納米管由于層間與軸線的成一定角度，有中空型、竹型和魚骨型多種結構，對許多電化學反應起催化作用° , The Royal Society ofChemistry, 200613115-21]于碳纖維相比,碳納米管由于其微觀結構有更大的體表面積,并且相對碳纖維在經濟上更為便宜。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了提供，以解決現有技術的上述不足。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現。，其步驟如下:I)碳納米管、六水硝酸鎂、異丙醇的投料比為Img:2mg: 125mL,分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散2 3小時；2)以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在2(T30V/cm,直流電泳5 IOmin,電泳后熱臺烘干待用。所述的石墨電極在拋光玻璃上用0.7 1.0μ m的Al2O3粉拋光，去離子水超聲lmin-5min后置于熱臺烘干。為了實現碳納米管在石墨電極上鑲嵌，在已修飾電極上罩上一層濾網，以防脫落。本專利技術提出制作石墨電極/CNT修飾層電極結構來制作鋅溴液流電池的電極，利用CNT大的體表面積與電化學催化作用提高電極特性。本專利技術的有益效果為:1、實現碳納米管在石墨電極上鑲嵌，并且此后可以在此已修飾電極上罩上一層濾網，以防脫落。2、提高石墨電極電化學活性和體表面積，從而提高鋅溴液流電池的性能。附圖說明 圖1為本專利技術的未做CNT處理的電極表面電鏡圖；圖2為本專利技術采用電泳處理后的石墨/CNT電極表面電鏡圖；圖3為本專利技術首次充電不同時間的電流密度曲線圖。具體實施例方式下面結合附圖與具體實施例進一步闡述本專利技術的技術特點。本專利技術實施例所用的石墨電極在拋光玻璃上用0.7 1.0 μ m的Al2O3粉拋光，去離子水超聲lmin-5min后置于熱臺烘干。實施例1:鋅溴溢流電池電極制作I)碳納米管，六水硝酸鎂，異丙醇投料比為Img:2mg: 125mL，分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散2小時。2)以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在30V/cm,直流電泳5min,電泳后熱臺烘干待用。實施例2:鋅溴溢流電池電極制作I)碳納米管,六水硝酸鎂,異丙醇投料比為Img:2mg: 125mL,分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散3小時。2)以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在20V/cm,直流電泳IOmin,電泳后熱臺烘干待用。實施例3:鋅溴溢流電池電極制作I)碳納米管,六水硝酸鎂,異丙醇投料比為Img:2mg: 125mL,分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散2小時。2)以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在25V/cm,直流電泳8min,電泳后熱臺烘干待用。由圖1的未做CNT處理的電極表面為石墨的層狀結構的電鏡圖可以看出層與層之間孔隙率較小。由圖2的采用電泳處理后的石墨/CNT薄膜結構的電鏡圖可以明顯觀察到經過修飾的電極具有更大的孔隙率和體表面積。由圖3為首次沖電曲線。對碳納米管修飾的石墨電極組裝成鋅溴液流電池并進行首次充放電試驗，無CNT處理的對比石墨電極不能儲存反應產生的溴，溴很快擴散到鋅電極，當充電進行到一定程度后，自放電電流和充電電流達到動態平衡，使得電池長時間保持一個較高的充電電流。對于進行過CNT修飾的石墨電極，由于CNT較大的表面積和優秀的電催化作用，并且大的孔隙率使得溴一定程度貯存在溴電極周圍，使得充電反應在溴擴散之前迅速發生，充電電流在一個大的起始電流后迅速下降。本專利技術應用于鋅溴電池，在電泳處理前用拋光粉處理，以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，對電極進行電泳處理，以提高石墨電極電化學活性和體表面積。實現碳納米管在石墨電極上鑲嵌，在此已修飾電極上罩上一層濾網，以防脫落。通過電泳工藝，加工碳納米管膜于電極表面，應用于提高鋅溴電池電極表面積，以提高電池性倉泛。權利要求1.，其特征在于:其步驟如下: 1)碳納米管、六水硝酸鎂、異丙醇的投料比為Img:2mg: 125mL,分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散小時； 2)以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在20~30V/cm,直流電泳5"!Omin,電泳后熱臺烘干待用。2.根據權利要求1所述的，其特征在于:所述的石墨電極在拋光玻璃上用0.7" .0 μ m的Al2O3粉拋光,去離子水超聲lmin_5min后置于熱臺烘干。3.根據權利要求1所述的，其特征在于:制備的電極應用于鋅溴電池。全文摘要本專利技術公開了，其步驟如下1)碳納米管、六水硝酸鎂、異丙醇的投料比為1mg2mg125mL，分散本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋅溴電池電極制作方法，其特征在于：其步驟如下：1）碳納米管、六水硝酸鎂、異丙醇的投料比為1mg：2mg：125mL，分散碳納米管、六水硝酸鎂于異丙醇中，超聲分散2~3小時；2）以石墨電極為負極，銅片為正極，取適當正負極間距離及電壓，保證場強在20~30V/cm，直流電泳5~10min，電泳后熱臺烘干待用。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐少輝，胡文迪，王連衛，許春芳，
申請(專利權)人：華東師范大學，上海華鼎科技教育設備有限公司，
類型：發明
國別省市：