[發(fā)明專利]一種液流電池復合導電塑料集流體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710049913.2
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101150192A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳茂斌;劉效疆;孟凡明;李小兵;劉聯(lián)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M8/02;H01M4/88
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本發(fā)明涉及液流電池技術領域，尤其是涉及一種液流電池復合導電塑料集流體的制備方法。

背景技術

釩液流電池集流體一般是使用石墨板，石墨板具有充放電性能較好，能夠承受大電流密度充放電，其充放電流密度可達128mA/cm²，但是石墨板集流體有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，在使用過程中有輕微的腐蝕，尤其在過充條件下，石墨集流體易被氧化，同時石墨板價貴、易脆，這些缺陷嚴重影響了釩液流電池的使用壽命、制造成本、電池的性能等性能指標。

為了解決上述問題，國內(nèi)的攀枝花鋼鐵研究院和中南大學在專利2005100205854中提出了一種用于液流電池的集電體，所述基體材料為氫化苯乙烯丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物、聚丙烯、表面處理劑和環(huán)烷油制備而成的橡塑共混彈性體，摻雜碳素導電材料，經(jīng)煉塑和模壓成型。其組成較復雜，其體積電阻率低于0.1歐姆·厘米，能夠達到0.8歐姆·厘米，導電性能還需要進一步提高。國外有使用聚氟乙烯懸粉料(主要使用偏氟乙稀)為基體，采用石墨做導電填料，通過混合、碾壓和模壓工藝的方法制作鋅溴電池和燃料電池中的集流體，但是該專利需要800℃的溫度處理石墨，增加了成本，其電性能需要提高。體積電阻率越小，表示集流體的導電性越好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種液流電池復合導電塑料集流體的制備方法。

本發(fā)明的液流電池復合導電塑料集流體的制備方法由以下步驟組成：

a.將聚四氟乙烯懸浮液、導電填料和適量蒸餾水混合均勻，脫水，烘干；

b.異丙醇浸泡烘干物料；

c.在70～80℃的溫度條件下，浸泡后的物料經(jīng)過碾壓機碾壓，制成膜片；

d.將導電網(wǎng)和膜片分別裁切成需要的尺寸，導電網(wǎng)作為中間層，將膜片置于導電網(wǎng)的兩邊，在400Kg/cm²壓強條件下，壓制成型；

e.將步驟d壓制成型后的材料放入專用夾具中，連同夾具放入到390℃高溫爐中，保溫30分鐘，冷卻，制得所需。

其中步驟a所述的聚四氟乙烯懸浮液的濃度為40％～70％。

步驟a所述的聚四氟乙烯凈重范圍10％～90％，導電填料的重量范圍90％～10％。

步驟a所述的聚四氟乙烯凈重的優(yōu)選范圍10％～50％，導電填料的優(yōu)選范圍50％～90％。

步驟a所述的導電填料采用石墨、乙炔黑、導電碳黑和短炭纖維中的一種或兩種。

步驟d所述的導電網(wǎng)采用柔性石墨網(wǎng)或金屬網(wǎng)。

所述的金屬網(wǎng)采用非編制的銅網(wǎng)或鎳網(wǎng)，或電鍍一層金屬銀的非編制銅網(wǎng)或鎳網(wǎng)。

所述的步驟d采用下列內(nèi)容替代：：將步驟c的碾壓膜片裁切成需要的大小，在400Kg/cm²壓強條件下，直接壓制成型。

所述的步驟d中的膜片為一層或一層以上。

在本發(fā)明的集流體組合物中，聚四氟乙烯是作為塑料基體，在生產(chǎn)過程中通過碾壓改性，使得聚四氟乙烯成樹枝狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起骨架作用，提高了集流體的力學性能、耐化學腐蝕和電化學腐蝕的能力。

導電填料石墨、乙炔黑、導電碳黑和導電纖維粉在集流體中起導電作用。其中，石墨導電效果較好。

導電網(wǎng)是起增強集流作用，在碾壓后的相同膜片，在模壓過程中加入導電網(wǎng)，能夠提高集流體的導電率，同時能夠提高集流體的力學性能。

本發(fā)明較好地解決了現(xiàn)有的液流電池復合導電塑料集流體的體積電阻率低、石墨板的刻蝕、脆性和成本高的問題。采用本發(fā)明制備的液流電池復合導電塑料集流體具有較好的導電性，成本較低。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。在以下的實施例中，用體積電阻率(歐姆·厘米)表示液流電池集流體的導電性，體積電阻率越小，集流體的導電性越好。

實施例1

在常溫和常壓下，根據(jù)重量比將55.6％的60％聚四氟乙烯懸浮液、22.4％石墨、22.4％炭黑和適量的蒸餾水混合均勻，脫水，烘干，異丙醇浸泡；在溫度75℃的條件下，反復碾壓，制得膜片；裁膜片，將裁好的兩膜片在400Kg/cm²壓強條件下，壓制成型；將成型樣放入專用夾具中，連同夾具放入到390℃高溫爐中，燒結(jié)30分鐘；取出夾具，自然冷卻，制得集流體，其體積電阻率為0.3361歐姆·厘米。

實施例2

配方和工藝條件跟實施例1相同，只是在壓制時加一層鍍銀的非編制銅網(wǎng)，制得集流體的體積電阻率為0.02992歐姆·厘米。

實施例3

配方和工藝條件跟實施例1相同，只是在壓制時加一層的非編制銅網(wǎng)，制得集流體的體積電阻率為0.02826歐姆·厘米。