全釩液流儲能電池電極材料性能研究.pdf

1、全釩氧化還原液流電池是一種新型的高效的儲能系統(tǒng)，較傳統(tǒng)的蓄電池相比有顯著的優(yōu)越性。釩電池的正負(fù)極活性物質(zhì)均為電解液中的釩離子，電極材料并不參加化學(xué)反應(yīng)，電極物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)基本不發(fā)生變化，使釩電池性能穩(wěn)定，壽命長。影響釩電池性能的關(guān)鍵材料有電極、隔膜和電解液。
　　本文對全釩液流電池做了初步的研究。主要研究了石墨氈電極在使用不同修飾方法修飾后的性能，修飾方法分別為:濃硫酸氧化，熱處理，濃硫酸加熱氧化。通過對電池的充放電實驗，對比石墨氈

2、電極修飾前后和不同修飾方法修飾后對電池性能的影響;采用電位滴定法對修飾前后石墨氈中的含氧官能團進行定量分析。此外還對電解液的制備及確定其中釩離子價態(tài)，釩電池殼體的設(shè)計，不同類型的離子交換膜及不同充放電電流對電池性能的影響進行了一定的研究。通過上述實驗和理論研究得到的主要研究結(jié)論如下:
　　(1)對石墨氈進行相同溫度不同時間的熱處理，通過計算石墨氈的失重率及組裝電池后測試的結(jié)果的比較得出:石墨氈的熱處理溫度為600℃時，加熱時間為4

3、h-5h時，石墨氈電極的電化學(xué)性能最佳。
　　(2)從釩電池的充放電實驗可以得出，使用修飾后的石墨氈作為釩電池電極材料，釩電池的內(nèi)阻明顯變小。使用熱處理修飾后的石墨氈作為電極材料時，電池電阻率最小，使用修飾后的石墨氈電極的電池的充電電壓降低，放電電壓基本不變，電池的電壓效率和能量效率都得到提高。
　　(3)通過電位滴定法測試得出:經(jīng)過修飾后的石墨氈中的含氧官能團均提高，表明石墨氈電極修飾后的性能得到提高。其中濃硫酸浸泡處理和

4、熱處理修飾的石墨氈中含氧官能團的數(shù)量相差不大，而經(jīng)過加熱濃硫酸處理的石墨氈含氧官能團數(shù)量大于前兩種修飾，尤其是加熱6小時處理的石墨氈的含氧官能團數(shù)量最高。
　　(4)對比多種電解液的配制方法，采用了一種較為簡單的方法配制電解液。用草酸作為還原劑，在硫酸溶液中還原V2O5，制備釩電池電解液。通過紫外可見光譜波長掃描結(jié)果可以看出，電解液中釩離子為4價態(tài)。通過計算配比可直接配制釩電池需要的電解液。
　　(5)比較使用不同類型的離子