[發明專利]一種全釩液流電池用集流體的制備方法

無效

• 申請號: 201210110356.1
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102623718A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張琦;楊海波;王皎月;宋龍江;喻春亮
• 申請（專利權）人: 四川省達州鋼鐵集團有限責任公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 曹志霞;李贊堅

技術領域

本發明涉及電池生產領域，確切地說是指一種全釩液流電池用集流體的制備方法。

背景技術

全釩液流電池(簡稱VRB)由兩個電解液罐和一層層的電池單元組成。電解液罐用于盛兩種不同的釩離子溶液作為電池反應的活性物質，正極活性物質為V⁴⁺/V⁵⁺電對溶液，負極活性物質為V²⁺/V³⁺電對溶液。一層層的電池單元中夾著隔膜、電極以及集流體，在電池單元內部通過充放電方式改變氧化還原反應，從而達到電能與化學能的相互轉換。

充電時：正極VO²⁺+H₂O→VO²⁺+2H⁺+e

負極V³⁺+e→V²⁺

放電時：正極VO²⁺+2H⁺+e→VO²⁺+H₂O

負極V²⁺→V³⁺+e

全釩液流電池中的集流體起到分隔正、負極電解液和收集電流的作用。在全釩液流電池中，集流體一直處于在強酸、強氧化性介質的環境下運行。因此，要求全釩液流電池集流體具備高的導電性，良好的耐腐蝕性、耐久性和低的制造成本。在現有的技術中，通常采用金屬雙極板材料、石墨雙極板材料以及碳塑雙極板材料來制備集流體，以起到隔液和收集電流的作用。然而金屬雙極板材料雖強度好、但價格昂貴；石墨雙極板材料制備工藝復雜，且在反復充放電情況下容易腐蝕；碳塑雙極板材料含有一定比例的高分子聚合物導致電阻率較高。

發明內容

本發明的目的為了適應全釩液流電池用集流體工業化生產的需要，克服現有技術采用金屬雙極板材料制備集流體成本較高和采用石墨雙極板材料制備集流體工藝復雜以及碳塑雙極板材料電阻率高等缺陷，提供一種新的全釩液流電池用集流體的制備方法。

針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在于提供一種全釩液流電池用集流體的制備方法，具有易成型、成本低等優點，并且優化了集流體制備過程中的工藝流程，通過添加導電填料以獲得低電阻率、高導電率的導電高分子材料，然后添加分散劑以進一步提高導電高分子材料的導電特性。

為了解決以上的技術問題，本發明提供的全釩液流電池用集流體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將高分子聚合物材料和導電填料按重量比為30-50∶50-70進行混合，混合均勻后，置于溫度控制在100-150℃，轉速為20-40r/mi?n的密煉機中混煉10-30min；

(2)向混煉后的共混物中按重量百分數加入5-10％的分散劑，在150-200℃恒溫加熱20-60min，并充分攪拌；

(3)將事先準備好的模具加熱到150-200℃，保溫；

(4)將混合物放在模具內恒溫20-40min，然后以30-50MPa的壓力進行壓片40-60min。

優選地，步驟(1)中，高分子聚合物材料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、尼龍、聚吡咯、聚碳酸酯、聚苯胺中的一種或幾種。

優選地，步驟(1)中，導電填料是碳黑、石墨粉、鍍鎳銅粉中的一種或幾種。

優選地，步驟(2)中，分散劑是聚丙烯磺酸鈉、氨基乙醇、乙烯基乙二醇中的一種或幾種。

優選地，步驟(2)中，分散劑為氨基乙醇時，恒溫溫度需控制在150-170℃。

優選地，步驟(3)中，分散劑為氨基乙醇時，將事先準備好的模具加熱到150-170℃，保溫。

優選地，步驟(2)中，分散劑為聚丙烯磺酸鈉時，恒溫溫度需控制在170-200℃。

優選地，步驟(3)中，分散劑為聚丙烯磺酸鈉時，將事先準備好的模具加熱到170-200℃，保溫。

優選地，步驟(2)中，分散劑為乙烯基乙二醇時，恒溫溫度需控制在170-200℃。

優選地，步驟(3)中，分散劑為乙烯基乙二醇時，將事先準備好的模具加熱到170-200℃，保溫。