一种液流电池用一体化复合电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电极材料的制备技术领域，尤其涉及一种液流电池用一体化复合电极及其制备方法，针对当前现有的电极材料的制备技术存在液流电池电堆组装时部件繁多导致在组装时需要大量的工人付出繁重的重复劳动，且在组装时容易因堆放次序的问题导致液流电池质检通过率较低的问题，现提出如下方案，其中一种液流电池用一体化复合电极包括以下重量份的原料：石墨粉15

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池用一体化复合电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电极材料的制备
，尤其涉及一种液流电池用一体化复合电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国“双碳”目标的临近，未来不长的一段时间内光伏、风电等清洁能源将会大量替代煤、天然气等化石能源。而光伏、风电等清洁能源受到昼夜、季节更迭等自然环境的影响，电能输出有很大的不连续、不可控的特点，必须使用大规模储能提高电网对清洁能源发电的消纳能力。
[0003]液流电池具有电池效率高、循环寿命长、功率模块化、容量可定制化、安全性高、环境友好、成本低等优点，是目前光伏发电、风力发电、峰平谷储能、电网调频、调幅等领域广泛发展的关键技术之一。液流电池是由集流板(双极板)、电极、离子(质子)膜、多孔电极、集流板(双极板)通过电池的螺栓顺序堆叠、压紧在一起，并在上述材料之间安装密封垫圈，实现电池的封装。其中多孔电极多采用碳毡、碳布等导电的多孔炭材制成，而双极板则多采用不透性石墨或炭塑复合材料制成。多孔电极与双极板通过压紧力物理接触，多孔电极与双极板之间接触电阻的大小是影响液流电池效率的关键因素之一。通常采用通过增加电极的压紧力的方法来减小接触电阻，然而过大的压力使多孔电极挤压过度，孔隙率降低，使电解液在其中的传输阻力增大，增大电解液泵耗，降低储能系统整体能量效率。在液流电池电堆组装时需要按照集流板(双极板)、电极、离子(质子)膜、多孔电极、集流板(双极板)顺序堆叠在一起，部件繁多，在组装时需要由大量的工人付出繁重的重复劳动，不仅工作效率低下，而且在组装时容易因为堆放次序的问题造成严重的质量问题。因此减少电堆组装时的配件，使用电极
‑
双极板一体化的复合电极势在必行。
[0004]由于目前现有的电极材料的制备技术存在液流电池电堆组装时部件繁多导致在组装时需要大量的工人付出繁重的重复劳动，且在组装时容易因堆放次序的问题导致液流电池质检通过率较低的问题，因此，我们提出一种液流电池用一体化复合电极及其制备方法用于解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决目前现有的电极材料的制备技术存在液流电池电堆组装时部件繁多导致在组装时需要大量的工人付出繁重的重复劳动，且在组装时容易因堆放次序的问题导致液流电池质检通过率较低等问题，而提出的一种液流电池用一体化复合电极及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种液流电池用一体化复合电极，包括以下重量份的原料：石墨粉15
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35份、炭黑15
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35份、碳纳米管15
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35份、石墨烯15
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35份、石墨化的碳纤维15
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35份、改性剂5
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15份、高分子塑料颗粒10
‑
30份；
[0008]优选的，包括以下重量份的原料：石墨粉18
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33份、炭黑18
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33份、碳纳米管18
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33份、石墨烯18
‑
33份、石墨化的碳纤维18
‑
33份、改性剂8
‑
15份、高分子塑料颗粒13
‑
30份；
[0009]优选的，包括以下重量份的原料：石墨粉18
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30份、炭黑18
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30份、碳纳米管18
‑
30份、石墨烯18
‑
30份、石墨化的碳纤维18
‑
30份、改性剂8
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13份、高分子塑料颗粒15
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26份；
[0010]本专利技术还提出一种液流电池用一体化复合电极的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1：进行改性：由专业人员对耐腐蚀的导电材料进行改性；
[0012]S2：获得导电板材原料：将得到的改性好的导电材料与高分子塑料颗粒按比例混合均匀得到导电板材原料；
[0013]S3：获得复合导电板材：将得到的复合双极板原料放入板材成型机中，通过加热、熔融、挤出、整平得到复合导电板材；
[0014]S4：裁切覆合：将得到的复合导电板材进行裁切，并进行材料覆合得到复合导电板；
[0015]S5：进行制备：将得到的两面覆合有碳毡和金属隔板的复合导电板放入热压机获得一体化复合电极；
[0016]优选的，所述S1中，由专业人员对耐腐蚀的导电材料进行改性，其中所述导电材料包括石墨粉、炭黑、碳纳米管、石墨烯、石墨化的碳纤维，改性导电材料的方法是将石墨粉、炭黑碳纳米管分别加入高速搅拌机中，并启动高速搅拌机，高速搅拌机启动后分批加入改性剂，其中所述改性剂采用钛酸酯、聚硅氧烷和铝酸酯，改性时间为10
‑
60min，出料得到改性后的石墨粉、炭黑、碳纳米管、碳纤维；
[0017]优选的，所述S2中，将得到的改性好的石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯、石墨化的碳纤维其中的两种及多种与高分子塑料颗粒按比例混合均匀得到导电板材原料，其中所述高分子塑料颗粒采用聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯硫醚中的一种及几种，混合的方法采用高速搅拌、双锥混合机、螺带式混合机，且导电粉与高分材料的混合比例为4:1
‑
1:3；
[0018]优选的，所述S3中，将得到的复合双极板原料放入板材成型机中，通过加热、熔融、挤出、整平得到复合导电板材，其中所述板材成型机的温度在150
‑
300℃之间，通过挤出、整平的复合导电板厚度为0.2
‑
5mm之间，电阻率为400
‑
2000μΩ
·
m；
[0019]优选的，所述S4中，将得到的复合导电板材进行裁切，同时裁切出规定尺寸比复合双极板尺寸小的碳毡，所述碳毡作为液流电池电极，且碳毡厚度为1
‑
10mm，将碳毡置于复合双极板的正反面，并在炭毡的外面覆合一个金属框隔板，其中所述金属框厚度为2
‑
8mm，所述金属框防止复合电极热压时超过炭毡的最大压缩量将炭毡压碎；
[0020]优选的，所述S5中，将得到的两面覆合有碳毡和金属隔板的复合导电板放入热压机，所述将热压机温度控制在150—300℃之间，压力在2
‑
50Mpa之间，且保压时间为5
‑
20min，热压完成后进行冷却，冷却后取下金属框隔板得到一体化复合电极。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、通过利用复合双极板、碳毡、高分子薄膜材料通过热压制样制备出一体化复合电极，克服了现有复合电极接触电阻大、机械性能差的缺点。
[0023]2、通过减少电堆配件，减少了工人因过多的重复劳动而造成的质量问题。
[0024]本专利技术的目的是通过利用复合双极板、碳毡、高分子薄膜材料通过热压制样制备
出一体化复合电极，克服了现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池用一体化复合电极，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨粉15
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35份、炭黑15
‑
35份、碳纳米管15
‑
35份、石墨烯15
‑
35份、石墨化的碳纤维15
‑
35份、改性剂5
‑
15份、高分子塑料颗粒10
‑
30份。2.根据权利要求1所述的一种液流电池用一体化复合电极，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨粉18
‑
33份、炭黑18
‑
33份、碳纳米管18
‑
33份、石墨烯18
‑
33份、石墨化的碳纤维18
‑
33份、改性剂8
‑
15份、高分子塑料颗粒13
‑
30份。3.根据权利要求1所述的一种液流电池用一体化复合电极，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨粉18
‑
30份、炭黑18
‑
30份、碳纳米管18
‑
30份、石墨烯18
‑
30份、石墨化的碳纤维18
‑
30份、改性剂8
‑
13份、高分子塑料颗粒15
‑
26份。4.一种液流电池用一体化复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：进行改性：由专业人员对耐腐蚀的导电材料进行改性；S2：获得导电板材原料：将得到的改性好的导电材料与高分子塑料颗粒按比例混合均匀得到导电板材原料；S3：获得复合导电板材：将得到的复合双极板原料放入板材成型机中，通过加热、熔融、挤出、整平得到复合导电板材；S4：裁切覆合：将得到的复合导电板材进行裁切，并进行材料覆合得到复合导电板；S5：进行制备：将得到的两面覆合有碳毡和金属隔板的复合导电板放入热压机获得一体化复合电极。5.根据权利要求4所述的一种液流电池用一体化复合电极的制备方法，其特征在于，所述S1中，由专业人员对耐腐蚀的导电材料进行改性，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴沣，窦英杰，梁冉，姜鹏，王申，李聃华，望涵，梁栋，杜国强，刘闪君，聂孟威，
申请(专利权)人：开封时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：