[发明专利]一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法

说明书

本发明涉及储能用液流电池技术领域，尤其涉及一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法，针对当前现有的炭塑复合合板仍存在导电性和强度不足，组装成电池的电流密度很难有大的提高，且经过长时间的运行容易出现分层、开裂等质量事故的问题，现提出如下方案，其中包括以下步骤：S1：制备石墨纤维纸,S2:形成双极板的支撑层，S3：进行热压,S4：热压后处理，本发明的目的是通过石墨纤维层作为中间支撑层，使制得的双极板既具有很好的导电性，也具有极高的强度，提高了双极板的抗折、抗弯强度，同时通过采用低密度的柔性石墨预制板，充分填充柔性石墨板内部的孔隙，提高柔性石墨板的强度，防止双极板在使用时出现分层、开裂等现象。

技术领域

本发明涉及储能用液流电池技术领域，尤其涉及一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法。

背景技术

双极板是液流电池和燃料电池中关键部件，起到分隔正负极反应物质，联通电池单体以及收集电池反应电流的作用，双极板的好坏关系着液流电池和燃料电池能否安全、长时间运行。为起到上述作用，双极板必须具备以下几个特点：⑴双极板必须有高导电性，以便能够很好的收集电池反应电流，降低电池内阻，此时的高导电性不仅限于双极板很小的面电阻，其上下面之间的电阻也应该很小才能降低整个电池内阻；⑵双极板还必须有很好的隔液、阻气性，才能分隔正负极反应物质，降低电池的自放电性；⑶双极板还需有足够的耐腐蚀性和机械强度，耐腐蚀性高才能在长达数年至数十年的服役寿命中保持电池的性能不变，足够高的机械强度确保电池的组装及使用时不易破碎。

目前，使用较多的双极板有金属板、石墨板以及炭塑复合板三类。金属导电性好，容易加工，但是耐腐蚀不足；石墨板需要将石墨材料浸渍耐腐蚀性物质后用雕刻机加工出流道或平面，工艺复杂，难以大规模推广，而且石墨双极板的强度有余而韧性不足，在使用时很容易发生破碎事故。

但是目前现有的炭塑复合合板仍存在导电性和强度不足，组装成电池的电流密度很难有大的提高，且经过长时间的运行容易出现分层、开裂等质量事故的问题，因此，我们提出一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前现有的炭塑复合合板仍存在导电性和强度不足，组装成电池的电流密度很难有大的提高，且经过长时间的运行容易出现分层、开裂等质量事故等问题，而提出的一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种液流电池用复合石墨双极板，包括石墨纤维纸、支撑层和柔性石墨预制板，所述石墨纤维纸的两侧均依次设置有支撑层和柔性石墨预制板。

一种液流电池用复合石墨双极板的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备石墨纤维纸：将短切石墨纤维通过处理制备出石墨纤维纸；

S2：形成双极板的支撑层：在形成的石墨纤维纸两侧覆高分子薄膜形成双极板的支撑层；

S3：进行热压：将制得的柔性石墨预制板置于双极板支撑层两侧进行热压；

S4：热压后处理：将经过热压处理后形成的复合石墨双极板进行测试；

优选的，所述S1中，将短切石墨纤维通过空气搅拌、分散，并通过筛网，筛选出长度为3-5mm的短切石墨纤维形成石墨纤维纸；

优选的，所述S2中，在形成的石墨纤维纸两侧覆高分子薄膜，其中高分子薄膜采用PE、PP、PVDF和PEEK，同时通过采用模压、辊压的方式进行覆膜形成双极板的支撑层，其中所述使用的PE高分子薄膜的熔点为160℃，进行热模压时压力为5MPa，热压温度为180℃，进行热压时热压压力为2-10MPa，且热压温度高出使用的高分子薄膜熔点20-80℃；