[發明專利]一種氟塑料制備釩電池一體化電極的方法

有效

• 申請號: 202010213887.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111092232B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 熊仁海;王宇;呂玉康
• 申請（專利權）人: 杭州德海艾科能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/96;H01M8/0204;H01M8/18
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 奚麗萍

本發明涉及全釩液流電池領域，具體為一種氟塑料制備釩電池一體化電極的方法，一體化電極由氟塑料基雙極板和石墨氈粘接而成，雙極板由30~60%氟塑料、40~60%導電劑及0~10%助劑共混制備而成，并對雙極板表面改性，以增加親水性；導電劑、助劑和與雙極板同種氟塑料的分散乳液制備成浸漬液，石墨氈經過熱處理或濃硫酸處理后浸漬在上述浸漬液中；然后將石墨氈浸漬一側與雙極板接觸，在壓片機上加熱加壓，使兩者緊密粘接成一體化電極；以氟塑料為基體制備雙極板，以提高雙極板的耐腐蝕性和使用壽命，通過雙極板表面改性和石墨氈處理的加工工藝減少雙極板和電極之間的接觸電阻，提高釩電池效率。

技術領域

本發明涉及釩電池制造領域，尤其涉及一種氟塑料制備釩電池一體化電極的方法。

背景技術

氟塑料分子結構中含有氟，具有許多優異的性能，如優良的電絕緣性能、耐熱性、耐油性、耐溶劑和耐磨性能，廣泛用于國防、機電、冶金、石油化工等領域。目前一體化電極的材料多為石墨板和熱塑性雙極板或環氧樹脂制備的雙極板，雙極板制備和使用過程中存在耐腐蝕性差、雙極板和石墨氈粘接力差等缺點。環氧樹脂具有諸多優良性能，但是黏度較高，無機物填充量大時成型加工較困難。目前，一體化電極多采用導電塑料雙極板和石墨氈熱粘接制備而成，該方法能夠有效降低兩者之間的接觸電阻，但是粘接較為困難，對材料和工藝要求較高。

發明內容

為解決上述技術問題，提供一種氟塑料制備釩電池一體化電極的方法，以簡化工藝流程、提高雙極板的耐腐蝕性和使用壽命。

一種氟塑料制備釩電池一體化電極的方法，所述一體化電極包括雙極板和石墨氈，所述雙極板由氟塑料及導電劑制成，所述制備釩電池一體化電極的方法包括：

制備雙極板，所述雙極板的組成成分包括30~60wt%氟塑料、40~60wt%導電劑和0~10wt%助劑，將雙極板的各成分混合均勻，加工成厚度1~3mm的板材狀的雙極板；

將所述雙極板表面進行改性；

制備浸漬液，所述浸漬液包括：50~80wt%的氟塑料分散乳液、20~40wt%導電劑和0~10wt%助劑，其中，所述氟塑料分散乳液的氟塑料固含量在30~60wt%；

石墨氈表面熱處理或濃硫酸處理后，浸漬在所述浸漬液內5~30min，取出晾至表干；

將石墨氈和雙極板置于模具中固定，石墨氈浸漬的一側與雙極板接觸，并進行熱壓粘接成型，冷卻至室溫。

優選的，所述雙極板的加工方法包括模壓法、注塑法、擠出法、開煉法和密煉法之一或它們的組合。

優選的，所述雙極板表面進行改性的方法可以采用化學改性的方法：

將3%~5%質量分數的金屬鈉加入到萘-四氫呋喃溶液中，20~30℃下攪拌1~3h，直至溶液呈深褐色或黑色；

將雙極板浸入上述溶液中1~10min，取出后去離子水洗凈并烘干；

將烘干后的雙極板浸漬于質量分數0.5%~5%的含氟硅烷偶聯劑的乙醇溶液中10~30min，取出后烘干。

優選的，將所述雙極板表面進行改性的方法也可以采用等離子體改性的方法：

將雙極板放入等離子體反應器內，抽真空后先空放電去除反應器內雜質，通入氬氣、氫氣、氧氣或氮氣，開啟等離子體發生器放電聚合；

將反應后的雙極板與丙烯酸或醋酸乙烯酯進行聚合反應。

優選的，所述氟塑料包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯或可熔性聚四氟乙烯。

優選的，所述助劑包括增韌劑、相容劑、偶聯劑、抗氧劑、分散劑和表面活性劑之一或它們的組合。

優選的，所述浸漬液所含有的氟塑料種類與制備雙極板的氟塑料種類相同。