本发明涉及液流电池，尤其涉及一种用于碱性锌铁液流电池的电极及其制备方法和应用。
背景技术：
1、液流电池是一种利用两种或多种溶解在液体中的活性物质，在离子交换膜两侧进行氧化还原反应来储存和释放能量的装置。活性物质是单独储存在外部储罐中的液体电解质，输出功率和储能容量相互独立，可拓展性能良好。由于其具有超长循环寿命，高安全稳定性突出、绿色环保的特点，液流电池可以满足大规模储能和长时储能的需求。常规碱性锌铁液流电池采用资源储量丰富的锌作为负极活性材料，以铁氰化物/亚铁氰化物作正极，正极电解液是含亚铁氢根离子的碱溶液，负极电解液为含锌酸根离子的碱溶液；具有低成本、高理论容量、高开路电压、高安全性和环境友好的优势，在分布式储能领域具有很好的应用前景。
2、然而，目前碱性锌铁液流电池的循环寿命不能满足应用需求。在碱性锌铁液流电池充电的过程中，负极电解液中四羟基合锌酸根离子被还原为锌单质而沉积在电极上，放电过程与之相反。要实现碱性锌铁液流电池的长循环寿命和高稳定性，必须克服锌负极上的复杂挑战：在充电过程中电极上锌的不均匀沉积会导致枝晶形成，以及在放电过程中活性物质从电极脱落而产生不可再利用的死锌。上述问题会增加电池极化，降低电池容量，降低电池的库仑效率和能量效率，并带来安全隐患。因此，有效调控锌沉积形貌对于高性能锌液流电池具有重要意义。碳毡具有良好导电性、电化学活性、以及耐腐蚀性,是一种较好的电极材料。作为电化学反应发生的场所，其3d结构和表面电化学性质对活性物质的传质过程和电荷转移有显著影响。但是，碳毡表面所固有的稳定碳层不利于负极锌的均匀沉积，在沉积的过程容易产生导致性能严重衰退的“枝晶”的形成。
技术实现思路
1、针对上述的不足，本发明的目的在于提供一种用于碱性锌铁液流电池的电极及其制备方法和应用，该电极作为负极用于碱性锌铁液流电池，可调控电解液流体力学，并诱导锌离子均匀沉积，能够有效抑制锌枝晶的生长，从而提高所组装碱性锌铁液流电池的库伦效率，延长电池循环寿命，改善电池的各方面性能。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
3、提供一种用于碱性锌铁液流电池的电极，为硼掺杂的碳毡电极，富含缺电子位点和缺陷。
4、按上述方案，所述电极通过将碳毡浸渍在硼酸溶液后再在惰性气氛下煅烧制备得到。
5、提供一种上述用于碱性锌铁液流电池的电极的制备方法，包括以下步骤：
6、1)搅拌条件下，将碳毡浸渍在硼酸溶液中；
7、2)浸渍结束后，取出碳毡，冲洗表面，干燥，然后再在惰性气氛下进行煅烧，即得硼掺杂的碳毡电极。
8、按上述方案，所述步骤1)中，所述硼酸溶液的摩尔浓度为0.1-1.0m。
9、按上述方案，所述步骤1)中，浸渍时长为12-24h。
10、按上述方案，所述步骤1)中，将碳毡进行裁剪和洗涤，经干燥后将碳毡浸渍在硼酸溶液中。优选地，所述干燥方式为真空干燥或鼓风干燥，温度为40-80℃，干燥时长为3-24h。
11、按上述方案，所述步骤2)中，所述煅烧温度为600-900℃，煅烧时长为1-5h；优选地，温升速率为2-10℃/min。
12、按上述方案，所述步骤2)中，所述惰性气氛选自氮气、氦气、氖气、氩气气氛中的至少一种。
13、按上述方案，所述步骤2)中，所述干燥方式为真空干燥或鼓风干燥，温度为40-80℃，干燥时长为3-24h。
14、按上述方案，所述步骤2)中，煅烧结束后，用去离子水洗涤碳毡，再将其置于真空干燥箱或鼓风干燥箱中干燥，干燥温度为40-80℃，干燥时间为3-24h。
15、提供一种上述用于碱性锌铁液流电池的电极作为负极在碱性锌铁液流电池中的应用。
16、提供一种碱性锌铁液流电池，负极为上述用于碱性锌铁液流电池的电极。
17、按上述方案，所述碱性锌铁液流电池包括电池模块、装有正极电解液的储液罐、装有负极电解液的储液罐和电解液循环泵，其中：
18、所述电池模块由单电池电路串和/或并联而成；所述单电池包括依次层叠的正极集流板、正极电极、隔膜、负极电极和负极集流板；正极电解液通过电解液循环泵的带动从储液罐进入正极侧进行循环，负极电解液通过电解液循环泵的带动从储液罐进入负极侧进行循环。
19、优选地，正、负极电极材料为碳毡或碳纸。
20、优选地，正、负极集流板为石墨板。
21、优选地，正极电解液为亚铁氰化钾和氢氧化钠的混合溶液；负极电解液为四羟基合锌酸钠和氢氧化钠的混合溶液；电池隔膜为nafion117膜。
22、普通碳毡作为碱性锌铁液流电池的负极，在充电过程中其表面不能被锌充分沉积，且会形成大量的锌枝晶。本发明将普通碳毡进行硼掺杂，其表面与处理前相比更加不平整，具有更大的比表面积，更有利于电极-电解液的接触；还可以改变电解液流动状态，更有利于电极表面传质。同时硼掺杂后产生了缺电子位点和缺陷，一方面由硼掺杂产生的缺电子位点与带负电荷的锌酸根离子有较强的相互作用，能够改善锌酸根离子在碳毡电极表面的扩散行为。另一方面由硼掺杂产生的缺陷为锌提供更多成核位点，能够有效调控锌的沉积。此外，硼掺杂后的碳毡中存在的硼-氧键可改善电极的亲水性，使其对电解液有更好的润湿性。
23、本发明的有益效果有：
24、1.本发明提供了一种硼掺杂的碳毡电极，通过硼掺杂，在碳毡电极上产生了缺电子位点和大量缺陷，应用在碱性锌铁液流电池作为负极，可调控电解液流体力学，并诱导锌离子均匀沉积，使电极表面锌的沉积层较为致密、均匀，在充放电的过程中有效抑制锌枝晶的生长，同时减少死锌的产生；通过该电极组装所得碱性锌铁液流电池的极化减小，提高了电池的库伦效率和能量效率，使其能够在更高电流密度和功率密度下运行，并延长电池循环寿命，改善电池的各方面性能。
25、2.本发明制备硼掺杂的碳毡电极的方法简单，可操作性强，条件温和，成本低，具有工业化应用前景。
1.一种用于碱性锌铁液流电池的电极，其特征在于，所述电极为硼掺杂的碳毡电极，富含缺电子位点和缺陷。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极通过将碳毡浸渍在硼酸溶液后再在惰性气氛下煅烧制备得到。
3.一种权利要求1所述的用于碱性锌铁液流电池的电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述硼酸溶液的摩尔浓度为0.1-1.0m。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，浸渍时长为12-24h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，将碳毡进行裁剪和洗涤，经干燥后将碳毡浸渍在硼酸溶液中。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述煅烧温度为600-900℃，煅烧时长为1-5h。
8.一种权利要求1所述的用于碱性锌铁液流电池的电极作为负极在碱性锌铁液流电池中的应用。
9.一种碱性锌铁液流电池，其特征在于，负极为权利要求1所述的用于碱性锌铁液流电池的电极。
10.根据权利要求9所述的碱性锌铁液流电池，其特征在于，所述碱性锌铁液流电池包括电池模块、装有正极电解液的储液罐、装有负极电解液的储液罐和电解液循环泵，其中：
