本發明專利技術涉及釩電池制造領域，具體為一種釩電池用新型雙極板及其制備方法，解決了現有技術中電池內阻大、能量效率低等問題。本發明專利技術雙極板由三部分組成，分別為電極-骨架層-電極，電極與骨架層通過導電劑粘接在一起構成一體化釩電池用雙極板。本發明專利技術根據釩電池工作要求，選取耐高溫、耐腐蝕性好的高分子樹脂和導電劑以及電極作為中間骨架層，制備高導電率、高強度、耐腐蝕的雙極板；其電阻率可以達到0.03～0.1Ω.cm，提升了釩電池的功率。本發明專利技術的雙極板導電率高、與電極之間接觸好，可降低釩電池電阻，提高釩電池功率，從而降低釩電池成本，并保證釩電池的可靠性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及釩電池制造領域，具體為一種釩電池用新型雙極板及其制備方法。
技術介紹
釩電池，全稱為全釩離子氧化還原液流電池，是一種新型綠色環保電池。雙極板是全釩液流電池的關鍵部件之一，起 著連接不同單電池的正負極并導通電池內電路的作用，要求其具備良好的導電性、高機械強度、耐化學氧化和電化學腐蝕性能。目前，釩電池能用的雙極板有石墨板成本高,加工難,尺寸小；金屬基不耐腐蝕,成本高；導電塑料成本低，導電性差，機械強度低。釩電池要滿足商業化、規模化要求，需要進一步降低電池成本、進一步提高電池可靠性，而核心問題就是降低電池內阻，而雙極板和電極材料電阻以及之間的接觸電阻占電池內阻40%以上，所以釩電池能否商業化關鍵在于，降低雙極板和電極材料電阻以及之間的接觸電阻。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術的目的在于提出一種釩電池用新型雙極板及其制備方法，解決現有技術中聚合物-碳素材料復合雙極板電阻率過高以及接觸電阻過大等問題。為達到上述目的，本專利技術的技術方案為—種鑰;電池用雙極板，包括電極、導電劑、骨架層，骨架層的兩側分別為電極，電極與骨架層之間通過導電劑粘接在一起，構成一體化釩電池用雙極板。本專利技術中，骨架層為高分子樹脂粉末和電極組成，高分子樹脂粉末填充于電極中，聞分子樹脂粉末占電極體積的20 60%。本專利技術中，導電劑為高分子樹脂粉末和導電填料組成，高分子樹脂粉末和導電填料的質量比為(I 1) (I :10)。所述釩電池用雙極板的制備方法，高分子樹脂粉末和電極放入溶劑中浸泡，將浸泡后的電極在烘箱中將溶劑揮發后作為骨架層，在骨架層表面均勻涂導電劑，電極與骨架層通過導電劑粘接在一起制得雙極板；其電阻率可以達到O. 03 O. I Ω . Cm，與電極之間接觸好，可降低釩電池電阻，提高釩電池性能。本專利技術中，電極采用碳氈和/或石墨氈，碳氈或石墨氈的體積密度為0.05 O. 20g/cm3。本專利技術中，高分子樹脂粉末可以采用聚乙烯樹脂(PE)、聚丙烯樹脂(PP)、聚氯乙烯樹脂(PVC)、丙烯酸樹脂粉末(PA，尼龍)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的一種或一種以上。高分子樹脂PE、PP、PVC、PA、ABS的粉末粒度為10 μ m 600 μ m，優選的粒度為 10 μ m 100 μ m。本專利技術中，溶劑為水、無水乙醇、異丙醇或煤油之一。本專利技術中，高分子樹脂粉末與溶劑的質量比例為(I :1) (I :10)，優選的質量比例為(I :2) (I :5)。所述釩電池用雙極板的制備方法，具體步驟如下I)將電極和高分子樹脂粉末放入溶劑中浸泡，浸泡方法包括超聲波震蕩、攪拌器攪拌或噴槍噴淋，高分子樹脂粉末填充于電極中，烘干后制成骨架層。2)將高分子樹脂粉末和導電填料按質量比(I :1) (I :10)通過高混機混合均勻，制成導電劑；其中，導電填料為導電碳黑；或者，導電劑以導電碳黑為主劑，石墨粉或碳纖維粉為輔劑；導電碳黑粒度為ΙΟμπι 500μπι，石墨粉粒度為ΙΟΟμπι 800μπι，碳纖維粉粒度為IOym 200μπι。當選擇石墨粉與導電碳黑時，二者質量比為(I :1) (I :10)，優選的質量比為(I :2) (I :5);當選擇碳纖維粉與導電碳黑時,二者質量比為(I :1) (I 10),優選的質量比為(I :2) (I :5)。 3)將導電劑涂在骨架層表面，骨架層與電極熱壓后制成雙極板；熱壓溫度為100 300°C，熱壓時間為5 200min，熱壓壓力為O. I 25MPa。本專利技術的優點I、本專利技術釩電池用新型雙極板的制備方法是以石墨氈中注入樹脂作為骨架，再同電極粘接復合成一體，消除了之間的接觸電阻，并且保證了電池的可靠性，解決了釩電池中雙極板電阻過大，電池功率低的問題，2、本專利技術的新型雙極板其電阻率可以達到O. 03 O. I Ω. cm，保證了釩電池材料一致性要求，新型雙極板由三部分組成，分別為電極-骨架層-電極，電極與骨架層通過導電劑粘接在一起構成一體化電極。其中電極為具有電化學活性的碳氈或者石墨氈；高分子樹脂粉末和電極放入溶劑中浸泡，將浸泡后的電極在烘箱中將溶劑揮發后作為骨架層；導電劑為導電性好、耐腐蝕、粘性好的有機材料。本專利技術的雙極板導電率高、與電極之間接觸好，可降低釩電池電阻，提高釩電池功率，從而降低釩電池成本，并保證釩電池的可靠性。附圖說明圖I為釩電池用雙極板的結構示意圖。其中，I電極，2導電劑，3骨架層。具體實施例方式如圖I所示，本專利技術釩電池用雙極板包括電極I、導電劑2、骨架層3，骨架層3的兩側分別為電極1，電極I與骨架層3之間通過導電劑2粘接在一起，構成一體化釩電池用雙極板。本專利技術采用釩電池作為具體實施方式的實施例，下面通過實施例詳述本專利技術。實施例I取石墨租電極(規格560mmX寬320mmX厚5mm,體積密度為O. 10g/cm3)和聚乙烯樹脂粉末(PE)20g，去離子水50mL，在超聲池中超聲處理5h，取出后在烘箱中90°C待水蒸發掉后，取出作為骨架層，聚乙烯樹脂粉末填充于石墨氈電極中，聚乙烯樹脂粉末占石墨氈電極體積的50%。再取IOg導電碳黑，5g碳纖維粉，聚乙烯樹脂粉末15g置于高混機中，攪拌速度800轉/分，攪拌20min，制成導電劑。然后將導電劑放在骨架層，上下表面再放上石墨氈進行熱壓，熱壓溫度為180°C，熱壓時間為20min，壓力為IMPa，得到釩電池用一種新型雙極板。本實施例中，制備的導電雙極板的體積電阻率為0. I Ω. cm。作為釩電池正負極集流板，電池充放電性能參數為庫侖效率91%，電壓效率80%，能量效率73%。實施例2取石墨租電極(規格長560mmX寬320mmX厚6mm,體積密度為O. 15g/cm3)和聚丙烯樹脂粉末(PP) 20g，去離子水40mL，在超聲池中超聲處理30min，取出后在烘箱中90°C待水蒸發掉后，取出作為骨架層，聚丙烯樹脂粉末填充于石墨氈電極中，聚丙烯樹脂粉末占石墨租電極體積的60%。再取15g導電碳黑，5g碳纖維粉,聚丙烯粉末25g置于高混機中，攪拌速度600轉/分，攪拌20min，制成導電劑。然后將導電劑放在骨架層，上下表面再放上石墨氈進行熱壓，熱壓溫度為190°C，熱壓時間為30min，壓力為O. 3MPa，得到釩電池用一種新型雙極板。本實施例中，制備的導電雙極板的體積電阻率為0. 06Ω. cm。作為釩電池正負極 集流板，電池充放電性能參數為庫侖效率91%，電壓效率81%，能量效率74%。實施例3取石墨租電極(規格560mmX寬320mmX厚5mm,體積密度為O. 05g/cm3)和丙烯酸樹脂粉末(PA)20g，去離子水50mL，在超聲池中超聲處理5h，取出后在烘箱中90°C待水蒸發掉后，取出作為骨架層，丙烯酸樹脂粉末填充于石墨氈電極中，丙烯酸樹脂粉末占石墨氈電極體積的30%。再取15g導電碳黑，丙烯酸樹脂粉末15g置于高混機中，攪拌速度800轉/分，攪拌20min，制成導電劑。然后將導電劑放在骨架層，上下表面再放上石墨氈進行熱壓，熱壓溫度為180°C，熱壓時間為20min，壓力為IMPa，得到釩電池用一種新型雙極板。本實施例中，制備的導電雙極板的體積電阻率為0. 03Ω. cm。作為釩電池正負極集流板，電池充放電性能參數為庫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種釩電池用雙極板，其特征在于：包括電極、導電劑、骨架層，骨架層的兩側分別為電極，電極與骨架層之間通過導電劑粘接在一起，構成一體化釩電池用雙極板；其中，骨架層為高分子樹脂粉末和電極組成，高分子樹脂粉末填充于電極中，高分子樹脂粉末占電極體積的20～60%。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：侯紹宇，楊志剛，劉建國，嚴川偉，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：
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