[發明專利]一種大容量鋰硫液流電池的連續化制造方法

在審

• 申請號: 201710810864.3
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107658476A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: H01M4/96
• 分類號: H01M4/96;H01M4/88
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本發明涉及液流電池制備領域，具體的涉及一種大容量鋰硫液流電池的連續化制造方法。

背景技術：

液流電池是一種新型化學儲能裝置，它將不同價態的活性物質溶液分別作為正負極的活性物質，分別儲存在各自的電解液儲罐中，通過外接泵將電解液泵入到電池堆體內，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環流動。采用離子膜作為電池組的隔膜，電解液平行流過電極表面并發生電化學反應，將電解液中的化學能轉化為電能，通過雙極板收集和傳導電流。與鋰電池相比，液流電池具有大容量、自啟動、高安全性、長壽命、可深度放電的優勢；與鈉硫電池相比，液流電池具有常溫、瞬時啟動、高安全性的優勢。

專利201310638320.5公開了一種大容量鋰硫液流電池及其電極的制備方法，具體包括以下步驟：制備具有碳包覆層的泡沫鎳，制備作為鋰硫液流電池負極的泡沫鎳，制備作為鋰硫液流電池正極的泡沫鎳；該種大容量鋰硫液流電池包括依次連接的刻有流路的正極板、極、隔膜、負極和刻有流路的負極板，以及正極液和負極液。該電池能量密度、功率密度大，但是其制備過程中使用高溫高壓，能耗高，不能采用連續化的工藝流程。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種大容量鋰硫液流電池的連續化制造方法，該方法制得的鋰硫電池容量大，穩定性好，成本低。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種大容量鋰硫液流電池的連續化制造方法，包括以下步驟：

(1)將聚氯乙烯樹脂溶于溶劑中，然后加入導電劑，制得混合液；將石墨氈浸泡在混合液中處理；

(2)將浸泡處理后的石墨氈干燥，得到表面包覆聚氯乙烯樹脂的石墨氈，并將其置于輥軸之間熱壓處理，得到雙極板；將得到的雙極板兩側涂覆導電劑，并使用輥軸進行加熱和加壓，得到鋰硫液流電池雙極板，作為正、負極集流板；

(3)依次將正極集流板、碳正極、隔膜、鋰負極、負極集流板連接，并將制得的正、負極集流板上分別刻有流路，并分別設有正極液體導入管、正極液體導出管；負極液體導入管、負極液體導出管；正極液通過正極集流板上的正極液體導入管、流路、正極液體導出管流動；負極液體通過負極集流板上的負極液體導入管、流路、負極液體導出管流動。

正極液在流動時滲入正極發生電化學反應，負極液在流動時滲入負極發生電化學反應。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述溶劑為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述導電劑為膨脹石墨、鱗片石墨、碳黑、乙炔黑、短碳纖維、長碳纖維、碳納米管中的一種。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，混合液中，聚偏氟乙烯的質量百分濃度為5-20％，導電劑的質量百分濃度為5-12％。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述浸泡的時間為50min。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述干燥的溫度為60-120℃。

作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述熱壓的溫度120-200℃，熱壓時，輥軸之間的縫隙為0.4-1mm。

作為上述技術方案的優選，所述石墨氈的厚度為15-25mm，體積密度為60-100mg/cm³。

作為上述技術方案的優選，步驟(3)中，所述正極液的溶劑為碳酸二甲酯，溶質為三氟甲基磺酸鋰、LiPF₆、硫化鋰的混合物，三者之間的質量比為1：(0.8-1.3)：0.5，負極液的溶劑為碳酸二甲酯，溶質為LiPF₆，負極液中分散有鋁粉。

作為上述技術方案的優選，所述隔膜由全氟磺酸樹脂成膜，其表面覆有一層聚丙烯薄膜。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的正、負極集流板導電性高，阻隔液體滲透性好，機械強度和柔韌性佳，而且本發明采用石墨氈作為原料，采用聚偏氟乙烯樹脂、導電劑制得的混合液浸泡石墨氈，導電劑、聚偏氟乙烯可以有效填充到石墨氈內部氣孔，而且該方法導電劑用量少也可以達到導電性很好的目的，而且采用的石墨氈長度可以自由設定，可以實現連續化制造雙極板；

本發明制得的鋰硫電池容量大，能量密度和功率密度大，穩定性好，制備成本低，操作簡單。

具體實施方式：

為了更好的理解本發明，下面通過實施例最本發明進一步說明，實施例只用于解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。

實施例1