本发明专利技术提供了一种全钒液流电池电极材料改性处理方法，步骤包括：碳毡原料卷立式安装；将碳毡原料卷的首端牵出，并依次穿过处理设备的若干个处理池、清洗池、分级热处理系统，且位于处理池内的碳毡料始终没入处理液中；设定好热处理温度、时间、碳毡料行进速度，并配合控制处理池内处理液的长度来实现控制碳毡料的浸泡时间，始终控制碳毡料匀速行进；经热处理后的碳毡料通过收卷机构进行收卷。本发明专利技术不仅能够连续实现碳毡料的多道次改性处理，以简单的方式实现相邻处理工序之间的连续切换，而且无需将碳毡料从各处理池中以吊装的方式进行转运，彻底改变了原有的间断性处理方式，省去了大量需要人工和重型机械配合的操作工序。大量需要人工和重型机械配合的操作工序。大量需要人工和重型机械配合的操作工序。
【技术实现步骤摘要】
一种全钒液流电池电极材料改性处理方法
[0001]本专利技术属于电极材料
，具体涉及一种全钒液流电池电极材料改性处理方法。
技术介绍
[0002]碳毡材料因其具有耐腐蚀性强、导电性好、比表面积较大、机械强度高、成本低等优点，被广泛地用作钒电池的电极材料。现有方法中，对碳毡材料的改性处理技术主要包括：在碳纤维表面修饰金属氧化物或贵金属；在碳毡材料内掺杂进N、O、B等元素，以增加碳纤维的导电性以及活性位点；在碳毡表面或孔隙处修饰石墨烯、碳纳米管以增加电催化活性；通过浓硫酸或双氧水等强氧化性溶液对碳毡进行氧化处理；采用高温热处理碳毡。
[0003]研究表明，将碳毡在400
‑
650℃条件下进行热处理后，碳毡的表面形态、润湿性和吸液率等性能均会得到改善，特别是能够改善组成碳毡的碳纤维的表面形态，以及纤维表面的官能团数量和含量。
[0004]现有文献CN112160156A公开了一种全钒电池改性碳毡电极材料的制备方法，在高温环境下对聚丙烯腈基石墨毡进行预处理10小时，然后通过三氧化二铋以及多巴胺和缓冲剂对预处理14
‑
26小时后的聚丙烯腈基石墨毡进行改性；现有文献CN103066287B公开了一种钒电池用碳毡的处理方法：将碳毡在60~100℃的硫酸中氧化活化0.5~4小时，或者在20~30℃的硫酸中氧化活化12~48小时，水洗，得到活化后的碳毡。湖南省银峰新能源有限公司提供的全钒液流电池用碳毡电极的改性方法，将碳毡浸泡在无水乙醇或丙酮中超声处理，用纯水洗净并烘干待用，将干燥的碳毡放入密闭容器内并使其架空设置在密闭容器内的浓硝酸溶液上方，加热该密闭容器并利用容器内产生的高温高压的硝酸蒸汽对碳毡进行气相氧化处理，待碳毡冷却后分别用无水乙醇和纯水将碳毡洗净，烘干后得到改性碳毡。
[0005]通常来说，对碳毡电极材料每进行一次改性处理，都会在一定程度上优化其性能。然而，由于对碳毡电极材料进行改性处理需要在高温、强酸的条件下长时间进行，其改性处理的工序越多、成本越高、操作环境越恶劣，越难以满足其生产需求。以现有的除杂、多道次氧化处理、清洗工序为例，通常是将成捆/卷/箱的碳毡料分别放置在处理池内进行处理，这必须在生产车间建立可覆盖所有处理池的行车，并配置大量的挂具和载具，以满足不同处理工序之间的碳毡料转运，不仅存在操作过程非常繁琐且复杂的问题，而且存在部分碳毡料（如每捆/卷/箱碳毡料的中心部位）处理效果不佳的问题。更关键地是，由于各道次处理工序的时间有差异，导致现有的多道次处理工序都是间断性的，无法以简单的方式实现相邻处理工序之间的连续切换。
技术实现思路
[0006]本专利技术目的在于提供一种全钒液流电池电极材料改性处理方法，至少用于解决
技术介绍
中提到的“现有的多道次处理工序都是间断性的，无法以简单的方式实现相邻处理工序之间的连续切换”这一技术问题。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下。
[0008]一种全钒液流电池电极材料改性处理方法，步骤包括：步骤1，将碳毡原料卷立式安装在处理设备的放料转轴上；步骤2，将碳毡原料卷的首端牵出，并依次穿过处理设备的若干个处理池、清洗池、分级热处理系统，且位于处理池内的碳毡料始终没入处理液中，并将碳毡料卷的首端连接在处理设备的收卷机构上；步骤3，开启处理设备，设定好热处理温度、时间、碳毡料行进速度，并配合控制处理池内处理液的长度来实现控制碳毡料的浸泡时间，始终控制碳毡料匀速行进；其中，热处理过程为依序在450
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5℃、500
±
5℃、550
±
5℃、600
±
5℃、600
±
5℃的环境中分别处理120
±
10分钟；本专利技术中，处理池内处理液的长度是指处理池内盛装的能够淹没碳毡料的处理液长度，例如，在长方形池体中装满处理液时，其处理液的长度则为长方形池体内腔长度；步骤4，经热处理后的碳毡料通过收卷机构进行收卷，即得改性碳毡料。
[0009]为提高改性碳毡料的性能，处理工序包括：无水乙醇/丙酮浸泡处理，并在该浸泡过程中进行超声处理；双氧水浸泡处理；浓硝酸浸泡处理；三氧化二铋酸性溶液浸泡处理；清洗处理。
[0010]作为优选，将碳毡料置于无水乙醇/丙酮中浸泡处理120
±
20分钟，在该浸泡过程中进行超声处理；将碳毡料置于温度为15
±
5℃的35wt%双氧水中浸泡处理120
±
20分钟；将碳毡料置于10mol/L的浓硝酸中浸泡处理120
‑
240分钟；将碳毡料置于三氧化二铋酸性溶液中浸泡处理120
‑
240分钟，每100ml浓硫酸中加入50g纯度为99.99%的三氧化二铋纳米粉末并搅拌均匀；将碳毡料置于纯水中清洗30
‑
60分钟。
[0011]本专利技术中，处理设备包括：自左往右依序布置的放料转轴、第一导向辊、装有无水乙醇/丙酮的第一池体、第二导向辊、装有双氧水的第二池体、第三导向辊、装有浓硝酸的第三池体、第四导向辊、装有三氧化二铋酸性溶液的第四池体、第五导向辊、清洗池、第六导向辊、分级热处理系统、收卷机构；其中，所有池体呈线性排列，每个池体的左侧壁和右侧壁均设置有柔性密封通道，柔性密封通道包括条形槽，在条形槽棱壁固定设置有竖向布置的柔性密封条，处于自然状态下的两条柔性密封条相互贴实以使条形槽封闭；当碳毡料从两条柔性密封条之间穿过时，两条柔性密封条均与缓慢行进的碳毡料相互贴实以使条形槽封闭。
[0012]进一步地：每个池体的左侧壁和右侧壁由间隔布置的固定池壁、活动池壁组成，活动池壁边沿与池体内壁呈活动密封连接，活动池壁位于固定池壁内侧，活动池壁连接驱动机构，驱动机构运行时能够带动活动池壁水平移动，当动活动池壁向内侧移动时，两个活动池壁之间用于盛装液体的容积变小；当动活动池壁向外侧移动时，两个活动池壁之间用于盛装液体的容积变大。其中，活动池壁连接的驱动机构启停、运行通过控制器进行控制。
[0013]进一步地：分级热处理系统包括从左往右依序布置的第一热处理室、第二热处理室、第三热处理室、第四热处理室、第五热处理室，所有热处理室的长度相同，相邻热处理室共用同一个挡壁，在每个挡壁上设置有竖向条孔，每个竖向条孔处设置有采用两个石墨毡辊轮，两个石墨毡辊轮之间刚好能够供碳毡料通过，且石墨毡辊轮与碳毡料相互接触。
[0014]作为优选，第一导向辊与收卷机构之间的碳毡料始终处于自左往右的线性运行状态。
[0015]作为优选，每个池体配置有供液系统。
[0016]作为本专利技术的其中一个巧妙点，步骤3中，控制处理池内处理液的长度来实现控制碳毡料的浸泡时间具体步骤包括：步骤31，以热处理工序为基准，获取单个热处理室的有效热处理空间长度L0，获取碳毡料在单个热处理室内的热处理时间，记为t0，根据式（Ⅰ）计算出碳毡料的行进速度V；V= L0/ t0………………………
（Ⅰ）步骤32，获取碳毡料在无水乙醇/本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全钒液流电池电极材料改性处理方法，其特征在于，步骤包括：步骤1，将碳毡原料卷(15)立式安装在处理设备的放料转轴(1)上；步骤2，将碳毡原料卷(15)的首端牵出，并依次穿过处理设备的若干个处理池、清洗池、分级热处理系统(9)，且位于处理池内的碳毡料(14)始终没入处理液中，并将碳毡料(14)卷的首端连接在处理设备的收卷机构(10)上；步骤3，开启处理设备，设定好热处理温度、时间、碳毡料(14)行进速度，并配合控制处理池内处理液的长度来实现控制碳毡料(14)的浸泡时间，始终控制碳毡料(14)匀速行进；其中，热处理过程为依序在450
±
5℃、500
±
5℃、550
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5℃、600
±
5℃、600
±
5℃的环境中分别处理120
±
10分钟；步骤4，经热处理后的碳毡料(14)通过收卷机构(10)进行收卷，即得改性碳毡料(14)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，处理工序包括：无水乙醇/丙酮浸泡处理，并在该浸泡过程中进行超声处理；双氧水浸泡处理；浓硝酸浸泡处理；三氧化二铋酸性溶液浸泡处理；清洗处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，处理工序依序为：将碳毡料(14)置于无水乙醇/丙酮中浸泡处理120
±
20分钟，在该浸泡过程中进行超声处理；将碳毡料(14)置于温度为15
±
5℃的35wt％双氧水中浸泡处理120
±
20分钟；将碳毡料(14)置于10mol/L的浓硝酸中浸泡处理120
‑
240分钟；将碳毡料(14)置于三氧化二铋酸性溶液中浸泡处理120
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240分钟，每100ml浓硫酸中加入50g纯度为99.99％的三氧化二铋纳米粉末并搅拌均匀；将碳毡料(14)置于纯水中清洗30
‑
60分钟。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，处理设备包括：自左往右依序布置的放料转轴(1)、第一导向辊(21)、装有无水乙醇/丙酮的第一池体(3)、第二导向辊(22)、装有双氧水的第二池体(5)、第三导向辊(23)、装有浓硝酸的第三池体(6)、第四导向辊(24)、装有三氧化二铋酸性溶液的第四池体(7)、第五导向辊(25)、清洗池(8)、第六导向辊(26)、分级热处理系统(9)、收卷机构(10)；其中，所有池体呈线性排列，每个池体的左侧壁和右侧壁均设置有柔性密封通道，柔性密封通道包括条形槽，在条形槽棱壁固定设置有竖向布置的柔性密封条(31)，处于自然状态下的两条柔性密封条(31)相互贴实以使条形槽封闭；当碳毡料(14)从两条柔性密封条(31)之间穿过时，两条柔性密封条(31)均与缓慢行进的碳毡料(14)相互贴实以使条形槽封闭。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：每个池体的左侧壁和右侧壁由间隔布置的固定池壁(32)、活动池壁(33)组成，活动池壁(33)边沿与池体内壁呈活动密封连接，活动池壁(33)位于固定池壁(32)内侧，活动池壁(33)连接驱动机构(34)，驱动机构(34)运行时能够带动活动池壁(33)水平移动，当动活动池壁(33)向内侧移动时，两个活动池壁(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆世玉，金梦，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：
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