CN120221680A 一种复合石墨毡电极及其制备方法

(19)国家知识产权局(71)申请人杭州德海艾科能源科技有限公司地址310000浙江省杭州市临平区崇贤街请求不公布姓名请求不公布姓名本发明公开了一种复合石墨毡电极及其制明制备得到的复合石墨毡电极利用金属氧化物一一重合石21.一种复合石墨毡电极制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤S1:将5-15重量份聚丙烯腈溶解于77-94重量份溶剂中，加入1-8重量份金属源，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成直径6-20μm的复合纤维原丝；步骤S2:利用针刺成型工艺将复合纤维原丝制备得到复合白毡；步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，按照第一升温程序进行升温，复合白毡上的聚丙烯腈环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的金属源分解为金属氧化物，得到复合预氧毡；步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，按照第二升温程序进行升温，复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的金属氧化物与复合预氧毡上碳纤维的碳源反应后转变为碳化物，得到复合碳毡；步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，按照第三升温程序进行升温，复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡上碳纤维的碳源重排为石墨晶体结构，得到复合石墨步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，复合石墨毡上的碳化物再次被氧化成金属氧化物，最终得到金属氧化物原位改性的复合石墨毡电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的溶剂选自二甲基亚3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的金属源选自偏钨酸4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的针刺成型工艺参数为：针刺密度10-30针/cm²,走针速度5-10cm/s,针刺深度1-6mm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的所述复合白毡厚度为6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中所述高温水蒸气反应炉的反应条件为：温度800-1000℃、水蒸气流量0.5-3L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间1-3h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中所述第一升温程序为：从室温开始，匀速升温至200℃,时间1小时；在200℃保温0.5小时；从200℃开始，匀速升温至300℃,时间0.5小时；在300℃保温1小时。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中所述第二升温程序为：从室温开始，匀速升温至500℃,时间2小时；在500℃保温1小时；从500℃开始，匀速升温至1400℃,时间3小时；在1400℃保温3小时。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中所述第三升温程序为：从室温开始，匀速升温至1600℃,时间6小时；在1600℃保温2小时；310.一种复合石墨毡电极，其特征在于：所述复合石墨毡电极采用如权利要求1-9任一4一种复合石墨毡电极及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及全钒液流电池技术领域，尤其涉及一种复合石墨毡电极及其制备方背景技术[0002]全钒液流电池(简称钒电池，VRFB)是一种基于钒离子氧化还原反应的储能技术，利用不同价态钒离子(v²+/v³+和VO²+/VO₂)在电解液中的可逆反应实现能量的存储与释放。中，电极是钒电池中最主要的部件之一，给活性物质提供反应的位点，直接影响电池性能。目前常用的电极材料为碳素类材料，如石墨毡(GF)。石墨毡不仅具有优良的导电性，而且具有非常大的比表面，使电极有效反应面积大幅增加。市场上销售的石墨毡主要用作保温材料，若直接用作电池电极，其亲水性和电化学活性较差，必须经过后期的活化和改性处理方可作为电极使用。[0003]目前常用的活化和改性措施主要有三个：表面官能团化、沉积金属或过渡金属氧化物、其他元素的本体掺杂，例如，利用各种强氧化剂处理石墨毡，使电极表面引入含氧官能团以提高亲水性和反应活性位，但容易导致过渡氧化而影响电极机械强度，且需要清洗、烘干等繁琐的活化后处理；在石墨毡表面沉积金属或过渡金属氧化物又面临着不耐流体冲[0004]因此，如何解决石墨毡电极活化和改性过程中存在的复杂、低效和不稳定是当前亟需解决的技术问题。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种复合石墨毡电极及其制备方法，解决了现有技术中石墨毡电极电化学活性不足、稳定性差和活化过程繁琐的问题。[0006]本发明采用的技术方案如下：一种复合石墨毡电极制备方法，所述制备方法包括以下步骤：[0007]步骤S1:将5-15重量份聚丙烯腈溶解于77-94重量份溶剂中，加入1-8重量份金属步骤S2:利用针刺成型工艺将复合纤维原丝制备得到复合白毡；步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，按照第一升温程序进行升温，复合白毡上的聚丙烯腈环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的金属源分解为金属氧化物，得到复合预氧毡；步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，按照第二升温程序进行升温，复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的金属氧化物与复合预氧毡上碳纤维的部分碳源反应后转变为碳化物，得到复合碳毡；5步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，按照第三升温程序进行升温，复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡上碳纤维的碳源重排为石墨晶体结构，得到复合石墨毡；步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，复合石墨毡上的碳化物再次被氧化成金属氧化物，最终得到金属氧化物原位改性的复合石墨毡电极。[0008]进一步地，所述步骤S1中的溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。[0009]进一步地，所述步骤S1中的金属源选自偏钨酸铵、二钼酸铵、七钼酸铵中的至少一种。[0010]进一步地，所述步骤S2中的针刺成型工艺参数为：针刺密度10-30针/cm²,走针速度5-10cm/s,针刺深度1-6mm。[0012]进一步地，所述步骤S6中所述高温水蒸气反应炉的反应条件为：温度800-1000℃、水蒸气流量0.5-3L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间1-3h。[0013]进一步地，所述步骤S3中所述第一升温程序为：从室温开始，匀速升温至200℃,时间1小时；在200℃保温0.5小时；从200℃开始，匀速升温至300℃,时间0.5小时；在300℃保温1小时。[0014]本实施例中的第一升温程序旨在通过控制温度变化的速度来避免复合白毡的纤维在受热过程中的不均匀受热，从而减少纤维断裂的风险。具体来说，复合白毡在受热时需要经过缓慢的加热过程，使得温度逐渐上升，而不是快速集中受热，以避免纤维因热膨胀不均而断裂。200℃左右，纤维原丝开始发生环化反应，意味着分子链纤维的强度和耐热性。300℃左右，纤维原丝则会开始发生氧化反应，这种反应通常是由于高温下氧分子与纤维发生反应，能提高纤维的稳定性。[0015]进一步地，所述步骤S4中所述第二升温程序为：从室温开始，匀速升温至500℃,时间2小时；在500℃保温1小时；从500℃开始，匀速升温至1400℃,时间3小时；在1400℃保温3小时。[0016]本实施例中的第二升温程序通过阶梯升温(500℃和1400℃的分阶段加热),复合预氧毡中载有金属源，金属源从较大的粒径转变为粒径更小、结晶度更高的金属氧化物。这一过程有助于提升金属氧化物的反应性和后续的碳化反应效果。在1400℃时，金属氧化物发生碳热还原反应，生成金属碳化物。这些碳化物通常粒径较小、结晶度较高，具有更高的热稳定性，适用于高温环境。复合预氧毡在500℃和1400℃时分别发生分解反应和碳化反应，生成石墨微晶和稳定的碳化物。这不仅提高了材料的热稳定性，还增加了其机械强度。阶梯升温确保碳化物形成的均匀性和精细化，同时提升了碳毡的整体性能。[0017]进一步地，所述步骤S5中所述第三升温程序为：从室温开始，匀速升温至1600℃,时间6小时；6在1600℃保温2小时；从1600℃开始，匀速升温至2200℃,时间6小时；在2200℃保温3小时。[0018]本实施例中的第三升温程序需要确保WC颗粒(碳化钨颗粒)稳定存在，不会发生不利的变化。WC颗粒通常用于增强材料的硬度和耐磨性，而在高温环境下，WC颗粒可能会发生物理或化学的变化，因此需要通过适当的升温程序来避免这些颗粒的分解或结构改变。在1600℃和2200℃的高温保温阶段，由于碳纤维石墨化的过程中碳的浓度变化，WC颗粒的稳定性得到维持。升温过程中逐步增加温度，并确保温度变化缓慢，避免了温度波动对WC颗粒的影响。[0019]本发明采用的另一种技术方案如下：一种复合石墨毡电极，所述复合石墨毡电极采用如上述所述的一种复合石墨毡电极制备方法制备获得。[0020]本发明的有益效果至少包括：颗粒团聚问题；复合预氧毡上的金属氧化物与碳纤维的部分碳源反应后转变为碳化物，对碳纤维有一定刻蚀作用，增大其表面积；在石墨化过程中，碳化物保持稳定存在，可作为异质成核点，降低了石墨层形成的能垒，从而在较低温度下促进有序石墨结构的形成，提高导上碳纤维的致密化结构造就了复合石墨毡本体的稳定性，且碳化物与碳纤维化学键合造就了金属氧化物与碳纤维的化学键合，提升了复合石墨毡电极的物理和化学稳定性。[0022]3、通过高温水蒸气活化的可控刻蚀形成碳纤维的多级孔结构，并引入含氧官能团，同时，金属氧化物又能提供额外的催化活性位点，这种金属氧化物/含氧官能团协同催化作用显著提升了电极活性。[0023]4、所有步骤均可兼容现有的石墨毡生产线和石墨毡高温活化线，无需复杂设备改造，在石墨毡生产和活化过程中同步实现金属氧化物原位改性的复合石墨毡的制备。附图说明[0024]图1为本发明一种复合石墨毡电极的制备流程图；图2为本发明一种复合石墨毡电极的结构示意图；图3为本发明一种复合石墨毡电极的扫描电镜图；图4为图3的局部放大图。具体实施方式[0025]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0026]如图1所示，将聚丙烯腈PAN溶解于溶剂中，加入金属源，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成复合纤维原丝，利用针刺成型工艺将复合纤维原丝制成复合白毡；将7复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯升温，复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的金属源分解为金属氧化物，得到复合预氧毡；将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，复合预氧毡的纤维被碳化，复合预氧毡上的金属氧化物与碳纤维的部分碳源反应后转变为碳化物，得到复合碳毡；将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，复合碳毡中的碳原子重排为石墨晶体结构，得到复合石墨毡；空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，进行活化步骤，复合石墨毡上的碳化物再次被氧化成金属氧化物，最终得到金属氧化物原位改性的复合石墨毡电极，如图2所示。[0027]实施例1:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将5重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于94重量份二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，加入1重量份偏钨酸铵，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成直径6μm的复合纤维原丝。[0028]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度10针/cm²,走针速度5cm/s,针刺深度1mm)将复合纤维原丝制成厚度1mm和密度0.1g/cm³的复合白毡。[0029]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯升温，升温程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的偏钨酸铵分解为氧化钨(WO₃),得到复合预氧毡。[0030]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的WO₃转变为碳化钨(WC),得到复合碳毡。[0031]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡上碳纤维的碳源重排为石墨晶体[0032]步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，控制温度800℃、水蒸气流量0.5L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间1h,复合石墨毡上的WC被氧化成WO₃,最终得到氧化钨原位改性的复合石墨毡电极，如图3和图4所示，氧化钨颗粒细小，均匀附着在碳纤维上。[0033]实施例2:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将7重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于94重量份N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂维原丝。[0034]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度14针/cm²,走针速度6cm/s,针刺深度2mm)将复合纤维原丝制成厚度2mm和密度0.15g/cm³的复合白毡。[0035]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯升温，升温8程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的二钼酸铵分解为氧化钼，得到复合预氧毡。[0036]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的氧化钼转变为碳化钼，得到复合碳毡。[0037]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡碳纤维的碳源重排为石墨晶体结[0038]步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，控制温度840℃、水蒸气流量1L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间1.2h,复合石墨毡上的碳化钼被氧化成氧化钼，最终得到氧化钼原位改性的复合石墨毡。[0039]实施例3:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将9重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于87重量份N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，加入4重量份七钼酸铵，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成直径10μm的复合纤维原丝。[0040]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度18针/cm²,走针速度7cm/s,针刺深度3mm)将复合纤维原丝制成厚度3mm和密度0.2g/cm³的复合白毡。[0041]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围5下，200-300℃范围内阶梯升温，升温程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的七钼酸铵分解为氧化钼，得到复合预氧毡。[0042]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的氧化钼转变为碳化钼，得到复合碳毡。[0043]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡碳纤维的碳源重排为石墨晶体结[0044]步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，控制温度880℃、水蒸气流量1.5L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间1.6h,复合石墨毡上的碳化钼被氧化成氧化钼，最终得到氧化钼原位改性的复合石墨毡。[0045]实施例4:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将10重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于85重量份N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)溶9合纤维原丝。[0046]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度20针/cm²,走针速度8cm/s,针刺深度4mm)将复合纤维原丝制成厚度4mm和密度0.2g/cm³的复合白毡。[0047]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯升温，升温程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的偏钨酸铵分解为氧化钨(WO₃),得到复合预氧毡。[0048]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的WO₃转变为碳化钨(WC),得到复合碳毡。[0049]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡碳纤维的碳源重排为石墨晶体结[0050]步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，控制温度900℃、水蒸气流量2L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间2h,复合石墨毡上的WC被氧化成WO₃,最终得到氧化钨原位改性的复合石墨毡。[0051]实施例5:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将11重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于83重量份N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂中，加入6重量份偏钨酸铵，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成直径14μm的复合纤维原丝。[0052]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度22针/cm²,走针速度8cm/s,针刺深度4mm)将复合纤维原丝制成厚度4mm和密度0.25g/cm³的复合白毡。[0053]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的偏钨酸铵分解为氧化钨(WO₃),得到复合预氧毡。[0054]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的WO₃转变为碳化钨(WC),得到复合碳毡。[0055]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡碳纤维的碳源重排为石墨晶体结蒸气流量2L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间2.2h,复合石墨毡上的WC被氧化成W₃,最终得到氧化钨原位改性的复合石墨毡。[0057]实施例6:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将13重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于80重量份二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，加入7重量份二钼酸铵，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成直径17μm的复合纤维原丝。[0058]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度26针/cm²,走针速度9cm/s,针刺深度5mm)将复合纤维原丝制成厚度5mm和密度0.25g/cm³的复合白毡。[0059]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯升温，升温程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的二钼酸铵分解为氧化钼，得到复合预氧毡。[0060]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的氧化钼转变为碳化钼，得到复合碳毡。[0061]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡碳纤维的碳源重排为石墨晶体结[0062]步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，控制温度960℃、水蒸气流量2.5L/min、水蒸气体积含量10-50%、活化时间2.6h,复合石墨毡上的碳化钼被氧化成氧化钼，最终得到氧化钼原位改性的复合石墨毡。[0063]实施例7:采用以下技术方案一种复合石墨毡电极制备方法，包括以下步骤：步骤S1:将15重量份聚丙烯腈(PAN)溶解于77重量份N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，加入8重量份七钼酸铵，超声分散形成均匀纺丝液，通过湿法纺丝制成直径20μm的复合纤维原丝。[0064]步骤S2:利用针刺成型工艺(参数为：针刺密度30针/cm²,走针速度10cm/s,针刺深度6mm)将复合纤维原丝制成厚度6mm和密度0.3g/cm³的复合白毡。[0065]步骤S3:将复合白毡置于预氧炉中，空气氛围下，200-300℃范围内阶梯升温，升温程序为：室温→1h匀速升温至200℃→200℃保温0.5h→0.5h匀速升温至300℃→300℃保温1h,复合白毡的PAN环化形成稳定的梯形结构，复合白毡上的七钼酸铵分解为氧化钼，得到复合预氧毡。[0066]步骤S4:将复合预氧毡置于碳化炉中，氩气气氛下，500-1400℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→2h匀速升温至500℃→500℃保温1h→3h匀速升温至1400℃→1400℃保温3h,复合预氧毡上的纤维被碳化形成碳纤维，复合预氧毡上的氧化钼转变为碳化钼，得到复合碳毡。11[0067]步骤S5:将复合碳毡置于石墨化炉中，氩气气氛下，1600-2200℃范围内阶梯升温，阶梯升温程序为：室温→6h匀速升温至1600℃→1600℃保温2h→6h匀速升温至2200℃→2200℃保温3h,复合碳毡上的碳化物保持不变，复合碳毡碳纤维的碳源重排为石墨晶体结[0068]步骤S6:空气气氛下，将复合石墨毡置于高温水蒸气反应炉中，控制温度1000℃、水蒸气流量3L/min、水蒸气体积含量