[发明专利]一种大容量锂硫液流电池的连续化制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及液流电池制备领域，具体的涉及一种大容量锂硫液流电池的连续化制造方法。

背景技术：

液流电池是一种新型化学储能装置，它将不同价态的活性物质溶液分别作为正负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中，通过外接泵将电解液泵入到电池堆体内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动。采用离子膜作为电池组的隔膜，电解液平行流过电极表面并发生电化学反应，将电解液中的化学能转化为电能，通过双极板收集和传导电流。与锂电池相比，液流电池具有大容量、自启动、高安全性、长寿命、可深度放电的优势；与钠硫电池相比，液流电池具有常温、瞬时启动、高安全性的优势。

专利201310638320.5公开了一种大容量锂硫液流电池及其电极的制备方法，具体包括以下步骤：制备具有碳包覆层的泡沫镍，制备作为锂硫液流电池负极的泡沫镍，制备作为锂硫液流电池正极的泡沫镍；该种大容量锂硫液流电池包括依次连接的刻有流路的正极板、极、隔膜、负极和刻有流路的负极板，以及正极液和负极液。该电池能量密度、功率密度大，但是其制备过程中使用高温高压，能耗高，不能采用连续化的工艺流程。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种大容量锂硫液流电池的连续化制造方法，该方法制得的锂硫电池容量大，稳定性好，成本低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大容量锂硫液流电池的连续化制造方法，包括以下步骤：

(1)将聚氯乙烯树脂溶于溶剂中，然后加入导电剂，制得混合液；将石墨毡浸泡在混合液中处理；

(2)将浸泡处理后的石墨毡干燥，得到表面包覆聚氯乙烯树脂的石墨毡，并将其置于辊轴之间热压处理，得到双极板；将得到的双极板两侧涂覆导电剂，并使用辊轴进行加热和加压，得到锂硫液流电池双极板，作为正、负极集流板；

(3)依次将正极集流板、碳正极、隔膜、锂负极、负极集流板连接，并将制得的正、负极集流板上分别刻有流路，并分别设有正极液体导入管、正极液体导出管；负极液体导入管、负极液体导出管；正极液通过正极集流板上的正极液体导入管、流路、正极液体导出管流动；负极液体通过负极集流板上的负极液体导入管、流路、负极液体导出管流动。

正极液在流动时渗入正极发生电化学反应，负极液在流动时渗入负极发生电化学反应。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述导电剂为膨胀石墨、鳞片石墨、碳黑、乙炔黑、短碳纤维、长碳纤维、碳纳米管中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，混合液中，聚偏氟乙烯的质量百分浓度为5-20％，导电剂的质量百分浓度为5-12％。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述浸泡的时间为50min。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述干燥的温度为60-120℃。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述热压的温度120-200℃，热压时，辊轴之间的缝隙为0.4-1mm。

作为上述技术方案的优选，所述石墨毡的厚度为15-25mm，体积密度为60-100mg/cm³。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述正极液的溶剂为碳酸二甲酯，溶质为三氟甲基磺酸锂、LiPF₆、硫化锂的混合物，三者之间的质量比为1：(0.8-1.3)：0.5，负极液的溶剂为碳酸二甲酯，溶质为LiPF₆，负极液中分散有铝粉。

作为上述技术方案的优选，所述隔膜由全氟磺酸树脂成膜，其表面覆有一层聚丙烯薄膜。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的正、负极集流板导电性高，阻隔液体渗透性好，机械强度和柔韧性佳，而且本发明采用石墨毡作为原料，采用聚偏氟乙烯树脂、导电剂制得的混合液浸泡石墨毡，导电剂、聚偏氟乙烯可以有效填充到石墨毡内部气孔，而且该方法导电剂用量少也可以达到导电性很好的目的，而且采用的石墨毡长度可以自由设定，可以实现连续化制造双极板；

本发明制得的锂硫电池容量大，能量密度和功率密度大，稳定性好，制备成本低，操作简单。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面通过实施例最本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

实施例1