本发明涉及化学储能技术中的液流储能电池领域，特别涉及全钒液流电池的电极。
背景技术：
全钒液流电池因其具有输出功率和容量相互独立，系统设计灵活；能量效率高，寿命长，运行稳定性和可靠性高，自放电低；选址自由度大，无污染、维护简单，运营成本低，安全性高等优点，在规模储能方面具有广阔的发展前景，被认为是解决太阳能、风能等可再生能源发电系统随机性和间歇性非稳态特征的有效方法，在可再生能源发电和智能电网建设中有着重大需求。
目前，全钒液流电池经过长期的示范应用阶段后已进入商业化阶段，每年的产能在百mw以上。可以预见，全钒液流电池的大规模应用以及生产规模的放大使得其关键材料的回收利用工作具有重要意义，既有利于保护环境，又有利于资源可持续利用。全钒液流电池的电极材料多为碳纤维材料，如碳毡、石墨毡、碳纸或碳布，价格昂贵，如果将其直接燃烧掉，一方面是资源的巨大浪费，一方面也会释放大量二氧化碳，对环保不利。目前，关于电极材料回收再利用的工作尚无相关报道。
技术实现要素：
为解决废弃全钒液流电池的回收再利用问题，本发明旨在提供一种废弃全钒液流电池电极材料的回收再利用方法，通过将拆解废弃电池得到的电极材料在酸溶液中浸渍除去电极材料上吸附的钒离子、钒氧化物或钒金属盐中的一种或二种以上，再通过高温热处理和活化处理使电极材料恢复其初始性能。该方法再生的电极材料可以使长期工作后的废弃电极获得与初始电极相当的电催化性能，可以用于全钒液流电池的电极，因此能够降低全钒液流电池的电极成本。本发明方法操作简单，条件可控，回收率高，对环境友好，有利于推广应用。
本发明废弃全钒液流电池电极材料的回收再利用方法，包括如下步骤：
(1)将废旧全钒液流电池进行拆解，取出正负电极材料，用水冲洗干净，然后用0.5-3m的酸溶液浸泡废旧电极材料，浸泡时间为1-20h，溶解电极材料上吸附的钒离子、钒氧化物或钒金属盐中的一种或二种以上，然后用去离子水清洗干净后置于干燥箱中干燥；
(2)将干燥的废旧电极材料在1800～3000℃下于惰性气氛或真空中进行高温热处理，处s理时间为5min～1h；
(3)将高温热处理后的废旧电极材料在450～600℃下于含氧气氛中进行热处理，处理时间为0.5h～30h，优选地，处理时间为2h～20h。
其中，所述全钒液流电池的电极材料可以为碳毡、石墨毡、碳纸或碳布等常见碳素类材料中的一种或二种以上。
所述步骤(1)中的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸溶液中的一种或二种以上。
所述步骤(2)中的惰性气氛为氮气、氩气和氦气中的一种或几种的混合气。
所述步骤(3)中的含氧气氛中氧的摩尔含量为5％以上，优选空气气氛。
该方法处理的废旧电极材料可使电极材料恢复其初始性能，并再次应用于全钒液流电池的电极中。
本发明具有如下优点：
(1)采用本发明方法再生的电极材料可以获得与初始电极材料相当的电催化性能，从而可以应用于全钒液流电池的电极，降低电极材料的成本。
(2)本发明方法操作简单，条件可控，回收率高，减少了资源浪费，对环境友好，有利于推广应用。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明。
实施例1
将一采用碳毡作为电极的全钒液流电池进行充放电循环测试，正极电解液为1.5mvo2+的3mh2so4溶液100ml，负极电解液为1.5mv3+的3mh2so4溶液100ml。其在80ma/cm2时的初始效率(电流效率(ce)、电压效率(ve)和能量效率(ee))及第20000个循环的效率总结在表1中。与首循环相比，本实施例中全钒液流电池的电压效率在第20000个循环时电压效率从89.6％降低到了83.2％，能量效率降到78.0％。随后，将电池停止充放电循环，进行拆解，将拆解后的碳毡电极先用自来水冲洗干净，继而放入1m的硫酸溶液中浸渍10h除去电极中残留的钒金属盐或氧化物，然后用去离子水反复清洗干净后放入干燥箱中在80℃干燥10h；继而将干燥的碳毡放入石墨化炉中在1800℃下于氩气气氛下进行高温热处理，处理时间为1h；之后，将高温热处理后的碳毡放入箱式炉中在500℃下于空气气氛中进行热处理，处理时间为1h得到回收再利用的碳毡。将回收再利用的碳毡作为电极组装成单电池进行充放电性能测试。其在80ma/cm2时的电压效率和能量效率分别达到了89.7％和84.0％，达到了新碳毡作为电极的单电池性能水平。
表1各实施例中使用新电极材料的单电池和使用回收再利用的电极材料的单电池在80ma/cm2时的电池效率
实施例2
将一采用碳毡作为电极的全钒液流电池进行充放电循环测试，正极电解液为1.5mvo2+的3mh2so4溶液100ml，负极电解液为1.5mv3+的3mh2so4溶液100ml。其在80ma/cm2时的首循环及第20000个循环时的效率总结在表1中。与首循环相比，本实施例中全钒液流电池的电压效率在第20000个循环时电压效率从90.3％降低到了84.3％。随后，将电池停止充放电循环，进行拆解，将拆解后的碳毡电极先用自来水冲洗干净，继而放入1m的盐酸溶液中浸渍20h除去电极中残留的钒金属盐或氧化物，然后用去离子水反复清洗干净后放入干燥箱中在100℃干燥10h；继而将干燥的碳毡放入石墨化炉中在2500℃下于真空气氛下进行高温热处理，处理时间为0.5h；之后，将高温热处理后的碳毡放入箱式炉中在500℃下于空气气氛中进行热处理，处理时间为3h得到回收再利用的碳毡。将回收再利用的碳毡作为电极组装成单电池进行充放电性能测试。其在80ma/cm2时的电压效率和能量效率分别达到了90.7％和85.1％，超过了新碳毡作为电极时的单电池性能水平。
实施例3
将一采用石墨毡作为电极的全钒液流电池进行充放电循环测试，正极电解液为1.5mvo2+的3mh2so4溶液100ml，负极电解液为1.5mv3+的3mh2so4溶液100ml。其在80ma/cm2时的首循环及第20000个循环时的效率总结在表1中。与首循环相比，本实施例中全钒液流电池的电压效率在第20000个循环时电压效率从85.3％降低到了81.5％。随后，将电池停止充放电循环，进行拆解，将拆解后的石墨毡电极先用自来水冲洗干净，继而放入1m的硝酸溶液中浸渍10h除去电极中残留的钒金属盐或氧化物，然后用去离子水反复清洗干净后放入干燥箱中在100℃干燥10h；继而将干燥的石墨毡放入石墨化炉中在2300℃下于真空气氛下进行高温热处理，处理时间为1h；之后，将高温热处理后的石墨毡放入箱式炉中在500℃下于空气气氛中进行热处理，处理时间为3h得到回收再利用的石墨毡。将回收再利用的石墨毡作为电极组装成单电池进行充放电性能测试。其在80ma/cm2时的电压效率和能量效率分别达到了89.8％和85.0％，超过了新石墨毡作为电极时的单电池性能水平。