[發明專利]一種含氟雙極板及其制備方法

有效

• 申請號: 201710220812.0
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107046140B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 馬相坤;張華民;許曉波;霍洋;盛偉;王紫雪;李亮;郭寧
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能裝備有限公司
• 主分類號: H01M8/0213
• 分類號: H01M8/0213;H01M8/0226;B29C51/10;B29C51/46;H01M8/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種含氟雙極板及其制備方法，所述制備方法為：將可膨脹石墨加熱到900℃以上高溫膨化脫硫制得石墨蠕蟲；將制得的石墨蠕蟲同含氟聚合物懸浮乳液放入混料機，常溫條件下進行混合制備漿料，含氟聚合物懸浮乳液的質量濃度為10％～60％；將制得的漿料采用紅外線烘箱，溫度保持在100～105℃范圍內樣品烘干至恒重；將制得的烘干后原料進行二次粉碎過篩制備粉料；將制得的粉末進行連續輥冷壓制備3～10mm厚左右的預壓板材；再進入連續輥熱壓至0.5～1.5mm制得最終成品。本發明主要解決氟樹脂在石墨中的分散均勻性問題，在保證雙極板的強度同時降低了氟樹脂在雙極板中的含量，提升雙極板的碳含量，達到提升雙極板的電導率，最終提升電池性能。

技術領域

本發明屬于釩液流電池技術領域，具體涉及一種釩液流電池含氟雙極板及其制備方法。

背景技術

液流電池是一種新的高性能蓄電池，具有容量高、使用領域廣、循環使用壽命長、規模化蓄電的特點，自20世紀70年代以來，人們探索研究了多種液流電池，根據正負極電解質活性物質采用的氧化還原活性電對的不同，液流電池可分為全釩液流電池、鋅/溴液流電池、鋅/氯液流電池、鋅/鎳液流電池、多硫化鈉/溴液流電池等等。全釩液流電池通過電解質溶液中不同價態釩離子在電極表面發生氧化還原反應，完成電能和化學能的互相轉化，實現電能的存儲和釋放，是目前技術上最為成熟的液流電池。

雙極板作為全釩液流電池中的關鍵部件之一，直接連接不同單電池的正負極半電池、導通電池內部電路并同時阻止電解液的滲透，這要求雙極板必須具備良好的導電性、機械強度、阻液性能及耐化學腐蝕性能。

在液流電池中可能應用的雙極板材料主要有金屬雙極板、石墨雙極板及碳塑復合材料雙極板，金、鉑等貴金屬雖然耐腐蝕性強、導電性優異，在材料性能方面是液流電池的優良導體，但由于其價格昂貴，所以不適合作為雙極板應用。石墨材料有無孔石墨板與柔性石墨板兩種，石墨材料在酸性及堿性溶液中都比較穩定，可以作為液流電池的雙極板材料，但無孔石墨是脆性材料，其抗沖擊強度和抗彎強度均很低，容易在電池裝配過程中發生斷裂，還無法做到很薄，柔性石墨板是由天然鱗片石墨經插層、水洗、干燥和高溫膨脹后制得的膨脹石墨壓制而成的一種石墨材料，蓬松多孔，致密性不是很好，阻液能力差，必須經過改性處理才能使用。碳塑復合雙極板由(樹脂)聚合物和導電填料混合后經過模壓、擠出、注塑等方法制作，其力學性能主要由聚合物提供，碳塑復合材料雙極板的的力學性能高、阻液性好、可加工性強，成本低廉，目前在全釩液流電池中應用最為廣泛，但如何在保持強度的同時制備具有較高導電性的碳塑復合材料雙極板是目前還需要進行深入研究的課題。

發明內容

本發明從碳塑復合材料雙極板的角度出發，在滿足使用強度的情況下提高雙極板的導電性能，一方面需要采用導電性能優良的材料外還需要降低聚合物在雙極板中的含量，同時滿足強度使用要求，這要求聚合物在雙極板中的分散性要非常均勻。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種含氟雙極板的制備方法，依次含有以下步驟：

步驟(1)采用可膨脹石墨為原材料，將可膨脹石墨加熱到900℃以上高溫膨化脫硫制得石墨蠕蟲；

步驟(2)，將步驟(1)制得的石墨蠕蟲同含氟聚合物懸浮乳液放入混料機，常溫條件下進行混合制備漿料。采用氟樹脂材料的主要原因是耐腐蝕性能優良，其中優選PVDF樹脂，PVDF在滿足使用溫度條件的情況下，成型溫度在175～185℃左右，成型條件要求不高，同時耐腐蝕性能優良；為了確保得到最終樣品中的PVDF含量達到使用要求，需要在混合前進行PVDF水溶性乳液的濃度配比調整最終樣品PVDF含量的質量比為漿料最終烘干后祛除水份的數據(PVDF水溶性乳液的濃度根據原始濃度進行添加去離子水稀釋即可得到)；

步驟(3)，將步驟(2)制得的漿料采用紅外線烘箱，溫度保持在100～105℃范圍內樣品烘干至恒重；