一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及负极催化材料，尤其涉及一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着新型储能产业的快速崛起以及长时大容量储能技术的不断革新，研发兼具高催化活性与高结构稳定性的负极催化材料，已然成为优化全钒液流电池综合性能的核心突破口，也是保障其在大规模储能领域实现稳定落地应用的关键前提。目前，全钒液流电池负极普遍存在反应动力学缓慢、电化学极化现象突出、碳基电极的导电性能与催化活性不足等短板，在长期循环运行过程中，极易出现性能衰减、循环使用寿命缩短等问题，无法满足大功率、长周期储能系统的实际运行需求。因此，对负极界面结构进行精准调控、提升其催化活性，成为突破全钒液流电池性能局限、推动其走向工程化应用的核心技术手段。

2、目前，行业内虽已针对全钒液流电池负极改性及催化材料优化开展了大量研究，但现有技术仍存在诸多不足，传统碳电极活性位点匮乏、金属基催化剂易团聚且稳定性欠佳、部分制备工艺复杂、条件严苛、重现性差，难以实现工业化量产，无法兼顾负极催化效能与电池循环稳定性，进而制约全钒液流电池综合性能提升。

3、针对负极催化活性、结构稳定性、制备工艺简化及规模化应用的协同优化，目前仍缺乏高效可靠、具备实际应用价值的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料及其制备方法与应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、碳毡高温预处理：将碳毡置于空气气氛下进行高温预处理，得到预处理后碳毡；

5、s2、配制锡盐前驱液：将锡盐溶于去离子水中，搅拌至锡盐完全溶解，得到均匀的锡盐前驱液；

6、s3、浸渍烘干：将步骤s1得到的预处理后碳毡浸入锡盐前驱液中充分浸润，取出后烘干；

7、s4、氩气气氛高温原位还原：将烘干后的碳毡置于氩气惰性保护环境下进行高温热处理，发生原位还原反应，使锡单质均匀沉积并牢固负载于碳毡表面及碳纤维内部，得到初步复合材料；

8、s5、洗涤干燥：选用稀盐酸对初步复合材料进行多次清洗处理，去除体系中的各类杂质，再经干燥处理，制得碳毡负载锡单质的负极催化材料。

9、优选的，步骤s1中，碳毡的高温预处理温度为300-500℃；碳毡的高温预处理时间为8h-12h。

10、优选的，步骤s2中，所述锡盐为五水合氯化锡；锡盐前驱液中锡离子的浓度为0.2mol/l-0.6mol/l。

11、优选的，步骤s4中，高温热处理温度在800-1000℃之间；高温热处理时间在10h-15h之间。

12、优选的，步骤s5中，洗涤所用稀盐酸的浓度为0.1mol/l-0.4mol/l。

13、本发明还提出了一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的应用，将碳毡负载锡单质复合负极催化材料应用于全钒液流电池负极中。

14、本发明中，所述一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料及其制备方法与应用的有益效果：

15、本发明所制得的碳毡负载锡单质负极催化材料，可有效提升负极钒离子氧化还原反应的动力学性能，显著缓解电极极化现象、减小反应过电位，进而大幅改善全钒液流电池的性能，有效破解传统负极反应速率缓慢的技术痛点。

16、锡单质可均匀分散并牢固附着于碳毡表面及内部孔隙中，显著增强电极的结构完整性与抗电解液侵蚀能力，能够有效延长全钒液流电池的循环使用周期，适配大规模储能系统长期、稳定的运行要求。

17、制备工艺简单可控、易于实现工业化放大生产，为高性能全钒液流电池负极的工程化应用提供了新的技术路径。

1.一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，碳毡的高温预处理温度为300-500℃；碳毡的高温预处理时间为8h-12h。

3.根据权利要求2所述的一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述锡盐为五水合氯化锡；锡盐前驱液中锡离子的浓度为0.2mol/l-0.6mol/l。

4.根据权利要求3所述的一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，高温热处理温度在800-1000℃之间；高温热处理时间在10h-15h之间。

5.根据权利要求4所述的一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s5中，洗涤所用稀盐酸的浓度为0.1mol/l-0.4mol/l。

6.一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述制备方法制得。

7.一种碳毡负载锡单质复合负极催化材料的应用，其特征在于，将权利要求6的碳毡负载锡单质复合负极催化材料应用于全钒液流电池负极中。