[发明专利]一种全钒液流电池用集流体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池生产领域，确切地说是指一种全钒液流电池用集流体的制备方法。

背景技术

全钒液流电池(简称VRB)由两个电解液罐和一层层的电池单元组成。电解液罐用于盛两种不同的钒离子溶液作为电池反应的活性物质，正极活性物质为V⁴⁺/V⁵⁺电对溶液，负极活性物质为V²⁺/V³⁺电对溶液。一层层的电池单元中夹着隔膜、电极以及集流体，在电池单元内部通过充放电方式改变氧化还原反应，从而达到电能与化学能的相互转换。

充电时：正极VO²⁺+H₂O→VO²⁺+2H⁺+e

负极V³⁺+e→V²⁺

放电时：正极VO²⁺+2H⁺+e→VO²⁺+H₂O

负极V²⁺→V³⁺+e

全钒液流电池中的集流体起到分隔正、负极电解液和收集电流的作用。在全钒液流电池中，集流体一直处于在强酸、强氧化性介质的环境下运行。因此，要求全钒液流电池集流体具备高的导电性，良好的耐腐蚀性、耐久性和低的制造成本。在现有的技术中，通常采用金属双极板材料、石墨双极板材料以及碳塑双极板材料来制备集流体，以起到隔液和收集电流的作用。然而金属双极板材料虽强度好、但价格昂贵；石墨双极板材料制备工艺复杂，且在反复充放电情况下容易腐蚀；碳塑双极板材料含有一定比例的高分子聚合物导致电阻率较高。

发明内容

本发明的目的为了适应全钒液流电池用集流体工业化生产的需要，克服现有技术采用金属双极板材料制备集流体成本较高和采用石墨双极板材料制备集流体工艺复杂以及碳塑双极板材料电阻率高等缺陷，提供一种新的全钒液流电池用集流体的制备方法。

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种全钒液流电池用集流体的制备方法，具有易成型、成本低等优点，并且优化了集流体制备过程中的工艺流程，通过添加导电填料以获得低电阻率、高导电率的导电高分子材料，然后添加分散剂以进一步提高导电高分子材料的导电特性。

为了解决以上的技术问题，本发明提供的全钒液流电池用集流体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高分子聚合物材料和导电填料按重量比为30-50∶50-70进行混合，混合均匀后，置于温度控制在100-150℃，转速为20-40r/mi n的密炼机中混炼10-30min；

(2)向混炼后的共混物中按重量百分数加入5-10％的分散剂，在150-200℃恒温加热20-60min，并充分搅拌；

(3)将事先准备好的模具加热到150-200℃，保温；

(4)将混合物放在模具内恒温20-40min，然后以30-50MPa的压力进行压片40-60min。

优选地，步骤(1)中，高分子聚合物材料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、尼龙、聚吡咯、聚碳酸酯、聚苯胺中的一种或几种。

优选地，步骤(1)中，导电填料是碳黑、石墨粉、镀镍铜粉中的一种或几种。

优选地，步骤(2)中，分散剂是聚丙烯磺酸钠、氨基乙醇、乙烯基乙二醇中的一种或几种。

优选地，步骤(2)中，分散剂为氨基乙醇时，恒温温度需控制在150-170℃。

优选地，步骤(3)中，分散剂为氨基乙醇时，将事先准备好的模具加热到150-170℃，保温。

优选地，步骤(2)中，分散剂为聚丙烯磺酸钠时，恒温温度需控制在170-200℃。

优选地，步骤(3)中，分散剂为聚丙烯磺酸钠时，将事先准备好的模具加热到170-200℃，保温。

优选地，步骤(2)中，分散剂为乙烯基乙二醇时，恒温温度需控制在170-200℃。

优选地，步骤(3)中，分散剂为乙烯基乙二醇时，将事先准备好的模具加热到170-200℃，保温。