[發明專利]液流電池用雙極板及其制備方法

有效

• 申請號: 201710127267.0
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106848346B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 周翔
• 申請（專利權）人: 昆山知氫信息科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0228
• 分類號: H01M8/0228;H01M8/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董成

本發明涉及液流電池技術領域，特別涉及一種液流電池用雙極板及其制備方法。該液流電池用雙極板，其特征在于：所述雙極板由下到上依次由五層結構復合而成，分別為石墨氈/碳氈、多孔結構碳素/金屬基材、高分子聚合物材料、多孔結構碳素/金屬基材、石墨氈/碳氈。本發明工藝簡單，制作成本低，使用壽命長，滿足了全釩液流電池幾班耐酸腐、無滲漏、強度高、柔韌性及拉伸性能良好、導電性佳的要求，增加了電極板的強度、比表面積、導電性，并降低了電阻率。

（一）技術領域

本發明涉及液流電池技術領域，特別涉及一種液流電池用雙極板及其制備方法。

（二）背景技術

全釩液流電池是一種大規模儲能技術。當風能、太陽能燈可再生能源發電大規模并網使用時，利用全釩液流電池能夠快速吸收“剩余能量”或補充“功率缺額”。將全釩液流電池與風力和光伏發電系統配合使用，不僅克服了風電和光伏波動性和間歇性對電網帶來的不利影響，從而保證了電網運行的穩定性，又可以為電網提供無功支持，提高電能質量，可以有效的調節和控制系統的電壓和頻率，是的不可調度的電能變得可調度化，一定程度上促進了風電和光伏產業的發展。

雙極板要求化學穩定性好，機械強度高，不透水性好，制造成本低及工作壽命長。目前全釩液流電池采用的多為石墨板和碳塑板。石墨板的優點是導電率高，不透水性好，具有一定的機械強度；但是，石墨板也存在一些缺點，比如密封性差，由于工藝制造的限制，大尺寸的石墨板制作難度大，機械性能差，重量大，成本高，長期高電流密度使用下，石墨板表面會出現腐蝕的現象。導電塑料板的優點是重量輕、大尺寸制作成本低、化學穩定性好、易于密封；但是塑料板與碳氈的接觸電阻大，電導率相較于石墨板低。

（三）發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種耐腐蝕、強度高、導電性好的液流電池用雙極板及其制備方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種液流電池用雙極板，其特征在于：所述雙極板由下到上依次由五層結構復合而成，分別為石墨氈/碳氈、多孔結構碳素/金屬基材、高分子聚合物材料、多孔結構碳素/金屬基材、石墨氈/碳氈。

本發明的更優技術方案為：

所述多孔結構碳素/金屬基材為石墨氈、碳氈、碳纖維紙、碳布、泡沫銅或泡沫鎳。

所述高分子聚合物材料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、尼龍、聚吡咯、聚碳酸酯和聚苯胺中的一種或幾種。

本發明所述的液流電池用雙極板的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高分子聚合物材料制成平板，置于上下兩層多孔結構碳素/金屬基材之間，得到復合結構；

（2）將步驟（1）得到的復合結構放入預加熱到80-120℃的模具中，閉合上下磨具，然后將模具溫度升至120-180℃，保溫10-30min；

（3）將磨具冷卻到50-80℃，打開磨具，取出高分子聚合物材料復合板；

（4）將石墨氈/碳氈放在濃硫酸中處理，然后用去離子水洗凈，置于馬弗爐中，于180-300℃下烘烤4-6h后取出待用；

（5）將復合板置于夾具中，將兩片石墨氈/碳氈鋪設在復合板上下表面，置于磨具中，加熱到100-150℃，壓力合膜，得到一體化雙極板產品。

本發明的雙極板共由五層結構組成，其制備分為兩個步驟：1.通過金字模壓的方法合成上下兩層為多孔結構碳素/金屬基材、中間夾層為高分子聚合物材料的復合板；2.通過熱壓的方式把石墨氈/碳氈金牙在步驟1所得的復合板兩側形成最終的一體化雙極板。本發明中多孔結構碳素/金屬基材不僅在塑料中形成導電網絡，并且形成骨架大大增強了雙極板的機械強度。

其優選的技術方案為：