（一）技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液流電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全釩液流電池用復(fù)合雙極板的制備方法。

（二）

背景技術(shù)：

全釩液流電池的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：電池自放電很?。怀浞烹娹D(zhuǎn)化效率高；充放電承受能力強(qiáng)，可多次深度充放電，特別適用于需要快速充電和大電流放電的場(chǎng)合；清潔安全無污染，是一種理想的綠色電池，符合現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)理念。全釩液流電池常用于穩(wěn)定太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的輸出，解決它們由于波動(dòng)大、不穩(wěn)定而難以并網(wǎng)的問題；用于電力系統(tǒng)大規(guī)模儲(chǔ)能，削谷填峰、負(fù)荷功率平衡；電能質(zhì)量管理控制；還可用于重要部門設(shè)備的ups和緊急電源等。

全釩液流電池對(duì)電極的要求必須具備以下特征：電化學(xué)活性好、耐強(qiáng)氧化和強(qiáng)酸性、導(dǎo)電性能好以及機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。目前為止，所用的電極材料主要為金屬電極、以石墨氈、碳?xì)趾褪?碳復(fù)合材料為代表的碳素電極和復(fù)合導(dǎo)電塑料電極。研究表明金屬電極成本太高、可逆性較差、長(zhǎng)期使用后容易發(fā)生鈍化，降低電池性能；而導(dǎo)電塑料電極電阻率較大；碳素電極相對(duì)價(jià)格便宜、可靠性高、使用和維護(hù)費(fèi)用都較低，但長(zhǎng)期在高電流密度下容易發(fā)生蝕刻，因此電池性能受到制約，如何得到穩(wěn)定性好、電阻率低、電化學(xué)活性好、成本低的電極，已經(jīng)成為了釩電池系統(tǒng)研究和發(fā)展的關(guān)鍵方面。

（三）

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種穩(wěn)定性好、電阻率低、電化學(xué)活性好、成本低的全釩液流電池用復(fù)合雙極板的制備方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種全釩液流電池用復(fù)合雙極板的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高分子聚合物材料制成平板，置于上下兩層多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材之間，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)；

（2）將步驟（1）中得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)通過加熱的雙軋輥進(jìn)行輥壓，得到復(fù)合導(dǎo)電塑料板；

（3）將石墨氈/碳?xì)址旁跐饬蛩嶂刑幚砗笥萌ルx子水洗凈，然后放到馬弗爐中，于180-300℃下烘烤4-6h取出待用；

（4）在復(fù)合導(dǎo)電塑料板上下兩側(cè)分別鋪設(shè)石墨氈/碳?xì)郑黄鸱胖糜谀＞咧?，加熱?00-150℃，從上下兩個(gè)方向壓力合膜，得到最終的一體化雙極板。

本發(fā)明將上下兩層為多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材，中間夾高分子聚合物材料，通過加熱的雙軋輥壓制成一塊復(fù)合導(dǎo)電塑料板；然后再通過熱壓的方式把石墨氈/碳?xì)终辰铀玫降膹?fù)合板兩側(cè)形成最終的復(fù)合雙極板。本發(fā)明中，多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材不僅在塑料中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并且形成骨架大大增強(qiáng)了雙極板的機(jī)械強(qiáng)度。

其優(yōu)選的技術(shù)方案為：

步驟（1）中，高分子聚合物材料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、尼龍、聚吡咯、聚碳酸酯和聚苯胺中的一種或幾種。

多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材為石墨氈、碳?xì)帧⑻祭w維紙、碳布、泡沫銅或泡沫鎳。

高分子聚合物材料和多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材的質(zhì)量比為60-90%：40-10%。

步驟（2）中，復(fù)合結(jié)構(gòu)以3-10m/h的速度通過加熱到130-180℃的雙軋輥。

步驟（3）中，石墨氈/碳?xì)值暮穸葹?-8mm，濃硫酸的質(zhì)量濃度為70-98%，石墨氈/碳?xì)衷跐饬蛩嶂刑幚?-8h。

步驟（4）中，合膜壓力為30-50mpa，保持時(shí)間為0-30min。

本發(fā)明既滿足釩電池電極板耐酸、耐氧化性、無滲液的要求，又增加了電極板的強(qiáng)度、比表面積、導(dǎo)電性，并降低了電阻率，不僅工藝簡(jiǎn)單，而且加工成本低，壽命更長(zhǎng)。

（四）附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明復(fù)合板的制備狀態(tài)示意圖；

圖2為本發(fā)明雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1高分子聚合物材料，2多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材，3復(fù)合板，4雙軋輥，5石墨氈/碳?xì)帧?/p>

（五）具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

實(shí)施例1：

一種全釩液流電池用復(fù)合雙極板，由以下方法制備得到：

（1）將聚乙烯改性塑料和1mm的泡沫鎳按一定的重量比70%：30%進(jìn)行配置，并且將聚乙烯改性塑料制成2mm的平板，置于上下兩層泡沫鎳之間；

（2）將步驟（1）中得到的兩層泡沫鎳之間夾聚乙烯改性塑料板以3m/h的速度通過加熱到130℃的雙軋輥，得到一塊復(fù)合導(dǎo)電塑料板；

（3）將3mm的釩電池用石墨氈放在70%的濃硫酸中處理8h后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，在溫度為180℃下烘烤6h后取出待用；

（4）將聚乙烯改性塑料復(fù)合板放置于定制的夾具中，然后把兩片3mm石墨氈和聚乙烯改性塑料復(fù)合板，放置于定制的模具中，加熱到100℃的溫度，從上下兩個(gè)方向以50mpa的壓力合模，保持30min，使上下兩片石墨氈粘接到復(fù)合板的兩側(cè)，得到最終的一體化雙極板。

實(shí)施例2：

一種全釩液流電池用復(fù)合雙極板，由以下方法制備得到：

（1）將聚碳酸酯改性塑料和1mm的石墨氈按一定的重量比80%：20%進(jìn)行配置，并且將聚碳酸酯改性塑料制成2mm的平板，置于上下兩層石墨氈之間；

（2）將步驟（1）中得到的兩層石墨氈之間夾聚碳酸酯改性塑料板以5m/h的速度通過加熱到150℃的雙軋輥，得到一塊復(fù)合導(dǎo)電塑料板；；

（3）將8mm的釩電池用石墨氈放在98%的濃硫酸中處理4h后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，在溫度為240℃下烘烤5h后取出待用；

（4）將聚碳酸酯改性塑料復(fù)合板放置于定制的夾具中，然后把兩片8mm石墨氈和聚碳酸酯改性塑料復(fù)合板，放置于定制的模具中，加熱到120℃的溫度，從上下兩個(gè)方向以40mpa的壓力合模，保持20min，使上下兩片石墨氈粘接到復(fù)合板的兩側(cè)，得到最終的一體化雙極板。

實(shí)施例3：

一種全釩液流電池用復(fù)合雙極板，由以下方法制備得到：

（1）將聚苯胺改性塑料和1mm的碳纖維紙按一定的重量比90%：10%進(jìn)行配置，并且將聚苯胺改性塑料制成2mm的平板，置于上下兩層碳纖維紙之間；

（2）將步驟（1）中得到的兩層碳纖維紙之間夾聚苯胺改性塑料板以10m/h的速度通過加熱到180℃的雙軋輥，得到一塊復(fù)合導(dǎo)電塑料板；；

（3）將6mm的釩電池用石墨氈放在80%的濃硫酸中處理6h后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，在溫度為300℃下烘烤4h后取出待用；

（4）將聚苯胺改性塑料復(fù)合板放置于定制的夾具中，然后把兩片6mm石墨氈和聚苯胺改性塑料復(fù)合板，放置于定制的模具中，加熱到150℃的溫度，從上下兩個(gè)方向以30mpa的壓力合模，保持10min，使上下兩片石墨氈粘接到復(fù)合板的兩側(cè)，得到最終的一體化雙極板。

本發(fā)明提供的全釩液流電池用雙極板的制做方法，采用高分子聚合物材料和多孔結(jié)構(gòu)碳素/金屬基材，通過熱軋輥擠出的方法制得的復(fù)合雙極板具有低電阻率、高導(dǎo)電特性的復(fù)合材料，經(jīng)檢測(cè)體積電阻率在1.0ωcm以下。它既有高分子材料耐腐蝕性和耐久性的特性，在制備過程中又具有成本低，易成型的特性，用本發(fā)明裝配的5kw全釩液流電池電堆在40ma/cm²電流密下，充放電性能為電流效率90%，電壓效率在80%，能量效率80%，電解液利用率85%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的全釩液流電池用復(fù)合雙極板的制備方法，用導(dǎo)電多孔材料為基體，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，通過浸漬模壓的方法制作成一體化雙極板，從而減小了石墨氈/碳?xì)峙c導(dǎo)電板之間的接觸電阻，以滿足全釩液流電池用雙極板的要求。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。