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本论文研究了储能钒液流电池(简称:钒电池)电极材料的选择、制备及改性工艺等。研究发现,碳毡经过2300℃高温石墨化后,加权平均石墨度可达24.8%。石墨化工艺可以增强碳纤维的强度,并使电阻率可下降至原来的1/3~1/6。在热处理工艺中,通过考察热处理后的石墨毡电化学性能,包括循环伏安曲线、交流阻抗和交换电流值等,确定在马弗炉内恒温2小时的条件下,550℃是最佳处理温度。经过热处理后的石墨毡,再酸处理能进一步提高石墨毡的电化学性能。用作正极时,可用氯铱酸(H2IrCl6)再对已经热和酸混合处理过石墨毡进行修饰处理,修饰后的石墨毡表现出良好的电化学活性和可逆性。 在对石墨毡进行单独的酸处理工艺中,处理时间不应超过2小时,处理超过2小时后,石墨毡的电化学活性会随处理时间的延长而降低。酸处理工艺可以避免热处理过程带来的纤维发脆现象,因此能保证处理后纤维的强度和韧性。经过最佳时间酸处理后的石墨毡,已经具有良好的活性,可以用作钒电池的负极材料。 在钛电极和钛复合电极研究方面,涂敷铱钽的钛电极是一类具有良好性能、便于安装且有发展前途的电极。钛电极在用作静止型钒电池正极时,充放电密度可以达到40mA·cm-2,且没有出现析氧现象。经过上百次循环,电极没有被侵蚀现象。第一类钛复合电极(PVDF),在充电的情况下较容易析氢,涂层容易脱落。第二类钛复合电极(碳毡)存在电阻较大现象。 在组装成静止型钒电池进行充放电检测实验中发现,各种条件下处理后的石墨毡,组装成静态钒电池,充放电效率达90%以上,经过数百次循环后,未出现容量下降现象,电极也未出现腐蚀;钛电极与钛复合电极组装的钒电池,充放电效率都不高,能量转换效率低,达不到产业化钒电池技术要求。