[發明專利]一種電極制備方法及電極

在審

• 申請號: 201710930607.3
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107819132A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 張苗苗;張祺;孟琳;劉學軍;陸克
• 申請（專利權）人: 青海百能匯通新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/18
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙)11362
• 代理人: 郭防

技術領域

本發明涉及一種電極制備方法及電極，屬于電極制造技術領域。

背景技術

隨著儲能行業的發展，鋅溴液流電池作為高容量、高能量密度、安全以及低成本的二次電池得到了迅速發展。電極材料通常是液流電池研究的重點。作為液流電池中的電極材料，要求其在使用中本身不發生變化，同時應具有高比表面積、高穩定性以及一定強度的機械性能。

在提高電極比表面積和穩定性的問題上，申請號為201110330628.4的中國專利提供了一種制備多孔碳電極的方法，通過將碳微球與聚甲基丙烯酸甲酯充分混合然后定型，再蒸餾或用溶劑溶解去除聚甲基丙烯酸甲酯，最終形成規則有序的碳微孔，提高電極的放電容量。

在提高電極高比表面積和機械強度的問題上，申請號為201310671295.0的中國專利提供了一種全釩液流電池用復合碳電極材料及其制備方法，通過磁控濺射和化學氣相沉積的方法在碳素基體上形成陣列碳納米管，得到了高比表面積的電極，并且形成的電極具有一定的機械強度，利于提高電池的使用壽命。

而為了解決石墨板、碳布、導電塑料等正極材料在使用過程中出現的刻蝕現象，提高電極的機械性能，申請號為201510165045.9的中國專利申請提供了一種采用導電塑料板材料制備全釩電池電極的方法，該方法通過將導電塑料、銅網與碳氈這三種材料復合，可提高電極的導電性、機械性能和壽命。

但是，申請號為201110330628.4與201310671295.0的專利方法，均存在工藝復雜的缺陷，不利于降低液流電池的生產成本以及大規模生產。而申請號為201510165045.9專利申請的方法中所描述的電極使用了銅網，該電極在使用過程中極易向電解液中引入銅離子，由于銅離子是一種變價離子，因此會對電池的充放電性能產生很大影響，降低電池的穩定性和使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種電極制備方法，使用該制備方法制作的電極性能穩定、導電性高；該制備方法生產成本低，易于工業化大規模生產。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：一種電極制備方法，使粘合劑進入碳氈中，待碳氈固化后形成穩定電極，具體包括如下步驟：

S01：配制粘合劑，通過調節稀釋劑與粘合劑配比來調節粘合劑粘度，稀釋劑與粘合劑配比為0:1～100:1，使配制好的粘合劑進入碳氈中，在碳氈中形成固化層；

S02：調控粘合劑在碳氈中的進入深度和滲入時間；所述粘合劑在碳氈中的進入深度占碳氈厚度的百分比為1％～100％，所述滲入時間為1秒～3600秒；

調控進入深度和滲入時間均是為了控制粘合劑在碳氈中所形成的固化層的厚度。

粘合劑的進入深度越深、滲入時間越長，則成形的固化層越厚，形成的電極電阻率越高、比表面積越低。

S03：通過控制粘合劑的固化溫度和固化時間，來調控固化層的厚度，固化層厚度占碳氈厚度百分比為1％～100％。

粘合劑的固化溫度越高、固化時間越長，所形成的固化層越薄，相應的電極電阻越小、比表面積越大。同時，固化層的厚度決定著電極的機械強度，固化層越厚，電極的機械強度越好。

S04：經步驟S3后，將碳氈靜置2～3小時。靜置后，碳氈形成穩定的電極。制備好的電極可進行密封性測試、電阻測試、機械強度測試以檢驗電極性能。

前述的一種電極制備方法，所述粘合劑進入碳氈中采用如下5種方式之一，

方式1：將粘合劑涂覆在碳氈的一面上，使粘合劑逐漸滲入碳氈之中，形成固化層；所述的涂覆，是將粘合劑涂覆于電極表面，通過調節工藝參數來控制粘合劑滲入碳氈的深度，并調節工藝參數來控制碳氈固化層的厚度。該法所制備的電極其電阻率較高，劣于灌注得到的電極。但是該法易于規?；a。

方式2：采用灌注的方式將粘合劑灌入碳氈中，形成固化層；所述的灌注，是使用細管將粘合劑緩緩注入碳氈內部。通過控制工藝參數，使得粘合劑分布均勻，并充滿碳氈內部空隙，固化后形成具有一定機械強度的實心結構。該法所制備電極效果最好，所得到的電極電阻率最小，且具有一定的機械強度。但是該法工藝復雜，不易于實現規?；a。

方式3：將粘合劑涂覆在兩片碳氈之間，使粘合劑滲入兩片碳氈之間，形成固化層；

方式4：將粘合劑灌注于兩片碳氈之間，形成固化層；