全钒液流电池碳纤维纸电极的表面改性

摘要

cqvip:采用浸渍和碳化的方法将液流电池碳纤维纸电极与多壁碳纳米管(MWCNT)复合,制备了复合电极材料。通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、单电池测试、扫描电子显微技术(SEM)、电子能谱分析技术(XPS)、比表面积分析技术(BET)等手段对复合电极进行了测试和电化学性能表征分析。结果表明,同未改性电极相比复合电极中碳纤维和MWCNT之间的结合力强,电极亲水性从疏水变成亲水;电阻率从12.5Ω·cm^2下降到0.74Ω·cm^2;比表面积从2 m^2/g增加到99 m^2/g。改性后的复合电极电化学反应活性高、循环性能好、电子迁移速度快,多壁碳纳米管在电极表面形成了纳米网络结构增大了电解液中活性物质与电极的反应面积,同时也降低了电池的内阻,增加了传质速度。对组装的单电池在电流密度为100~400 mA/cm^2进行充放电测试,发现能量效率在200 mA/cm^2的充放电电流下保持在80%以上,功率密度可以达603.32 mW/cm^2。本研究有助于推动多壁碳纳米管改性电极的大规模商业化应用,为进一步降低生产升本提供实验数据支持。