一种全钒液流电池用双极板板材及其制备方法技术

本发明专利技术属于全钒液流电池领域，公开了一种全钒液流电池用双极板板材及其制备方法，所述方法包括以下步骤：对双极板板材的原料进行预混密炼，得到第一密炼混料；对第一密炼混料进行升温密炼，得到第二密炼混料；对第二密炼混料进行熔融密炼，得到第三密炼混料；熔融密炼完成后，边搅拌第三密炼混料边降温，得到降温密炼混料；将降温密炼混料冷却后，进行破碎处理，得到破碎混料；对破碎混料进行粉碎处理，得到粉碎混料；对粉碎混料进行热压成型，得到热压板材；对热压板材进行冷却，脱模，得到双极板板材

【技术实现步骤摘要】
一种全钒液流电池用双极板板材及其制备方法


[0001]本专利技术属于全钒液流电池领域，具体涉及一种全钒液流电池用双极板板材及其制备方法
。

技术介绍

[0002]双极板是全钒液流电池电堆的重要部件和关键材料之一，起着分隔正负极电解液
、
收集电流以及支撑电极等重要作用，其性能会直接影响全钒液流电池的成本和性能
。
目前，常用的双极板主要包括石墨双极板
、
聚合物
/
导电填料复合双极板和金属双极板
。
其中，聚合物
/
导电填料复合双极板不仅规避了石墨双极板存在的机械性能差
、
加工成型和电堆组装困难度高
、
成本高等弊端，而且克服了金属双极板在全钒液流电池体系中耐化学性和耐电化学腐蚀性差的缺点
。
因此，聚合物
/
导电填料复合双极板成为目前全钒液流电池用双极板的重要选择
。
[0003]聚合物
/
导电填料复合双极板，是以石墨为基材
、
树脂为粘结剂，经过模压或者注塑成型而制备的双极板
。
现有的聚合物
/
导电填料复合双极板存在组分分散均匀性不理想
、
机械强度和导电性难以兼顾等问题
。
[0004]因此，亟需开发一种组分分散均匀性好
、
且兼具良好的机械强度和导电性的聚合物
/
导电填料复合双极板板材<br/>。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种全钒液流电池用双极板板材及其制备方法，采用该制备方法制得的双极板板材组分分散均匀，成型板材具有良好的均匀性
、
导电性和机械强度，同时与电极之间具有较低的接触电阻
。
进一步地，本专利技术还可通过在成型板材中引入超薄柔性石墨纸，制作成一体化成型板材，可使得双极板的电学性能得到改善
。
[0006]具体而言，本专利技术提供了一种双极板板材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]（1）对双极板板材的原料在
30~120℃
的条件下进行预混密炼，得到第一密炼混料，所述双极板板材的原料包括导电填料
、
树脂
、
抗氧剂和脱模剂；
[0008]（2）对第一密炼混料在
130~170℃
的条件下进行升温密炼，得到第二密炼混料；
[0009]（3）对第二密炼混料在
180~200℃
的条件下进行熔融密炼，得到第三密炼混料；
[0010]（4）熔融密炼完成后，边搅拌第三密炼混料边降温至
170~180℃
，得到降温密炼混料；
[0011]（5）将降温密炼混料冷却至
25~35℃
后，进行破碎处理，得到破碎混料；
[0012]（6）对破碎混料进行粉碎处理，得到粉碎混料；
[0013]（7）对粉碎混料进行热压成型，得到热压板材；
[0014]（8）对热压板材进行冷却，脱模，得到所述双极板板材
。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述双极板板材的原料中，所述导电填料的含量为
45~
80wt%
，所述树脂的含量为
20~55wt%
，所述抗氧剂的含量为
0~2wt%
，所述脱模剂的含量为
0~2wt%。
[0016]在一个或多个实施方案中，所述导电填料选自天然石墨
、
膨胀石墨
、
人造石墨
、
炭黑和碳纤维中的一种或多种
。
[0017]在一个或多个实施方案中，所述树脂选自聚丙烯
、
聚乙烯
、
聚氯乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种
。
[0018]在一个或多个实施方案中，所述树脂的粒度为
50~400
目
。
[0019]在一个或多个实施方案中，所述树脂的熔融指数为
20~40g/10min。
[0020]在一个或多个实施方案中，所述抗氧剂选自四
[
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
)
丙酸
]季戊四醇酯
、
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
)
丙酸正十八碳醇酯
、N,N
’‑
双
[
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
)
丙酰
]肼和亚磷酸酯中的一种或多种
。
[0021]在一个或多个实施方案中，所述脱模剂选自聚乙烯蜡
、
聚丙烯蜡
、
硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种
。
[0022]在一个或多个实施方案中，所述天然石墨
、
所述膨胀石墨和所述人造石墨的粒度为
50~400
目，所述炭黑的粒径为
20~50nm
，所述炭黑的比表面积为
150~300m2/g。
[0023]在一个或多个实施方案中，步骤（1）中，所述预混密炼中，转子转速为
10~45rpm
，升温速率为
2~5℃/min
，密炼时间为
15~30min。
[0024]在一个或多个实施方案中，步骤（2）中，所述升温密炼中，转子转速为
10~45rpm
，升温速率为
2~5℃/min
，密炼时间为
15~30min。
[0025]在一个或多个实施方案中，步骤（3）中，所述熔融密炼中，转子转速为
10~45rpm
，升温速率为
2~5℃/min
，密炼时间为
40~60min。
[0026]在一个或多个实施方案中，步骤（5）中，所述破碎混料的颗粒粒度
≤6mm。
[0027]在一个或多个实施方案中，步骤（6）中，所述粉碎混料的
D
50
粒径
≤50
μ
m。
[0028]在一个或多个实施方案中，步骤（7）中，先在
8~10MPa
下以
2~5℃/min
的升温速率升温至
160~180℃
，然后在
190~230℃、20~50MPa
的条件下压制
5~10min。
[0029]在一个或多个实施方案中，步骤（8）中，冷却时保持压力为
10~30MPa
，冷却终点温度为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双极板板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）对双极板板材的原料在
30~120℃
的条件下进行预混密炼，得到第一密炼混料，所述双极板板材的原料包括导电填料
、
树脂
、
抗氧剂和脱模剂；（2）对第一密炼混料在
130~170℃
的条件下进行升温密炼，得到第二密炼混料；（3）对第二密炼混料在
180~200℃
的条件下进行熔融密炼，得到第三密炼混料；（4）熔融密炼完成后，边搅拌第三密炼混料边降温至
170~180℃
，得到降温密炼混料；（5）将降温密炼混料冷却至
25~35℃
后，进行破碎处理，得到破碎混料；（6）对破碎混料进行粉碎处理，得到粉碎混料；（7）对粉碎混料进行热压成型，得到热压板材；（8）对热压板材进行冷却，脱模，得到所述双极板板材
。2.
如权利要求1所述的双极板板材的制备方法，其特征在于，所述双极板板材的原料中，所述导电填料的含量为
45~80wt%
，所述树脂的含量为
20~55wt%
，所述抗氧剂的含量为
0~2wt%
，所述脱模剂的含量为
0~2wt%。3.
如权利要求1所述的双极板板材的制备方法，其特征在于，所述双极板板材的原料具有以下一项或多项特征：所述导电填料选自天然石墨
、
膨胀石墨
、
人造石墨
、
炭黑和碳纤维中的一种或多种；所述树脂选自聚丙烯
、
聚乙烯
、
聚氯乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种；所述树脂的粒度为
50~400
目；所述树脂的熔融指数为
20~40g/10min
；所述抗氧剂选自四
[
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
)
丙酸
]
季戊四醇酯
、
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
)
丙酸正十八碳醇酯
、N,N
’‑
双
[
β
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基
)
丙酰
]
肼和亚磷酸酯中的一种或多种；所述脱模剂选自聚乙烯蜡
、
聚丙烯蜡
、
硬脂酸和硬脂酸钙中的一种或多种
。4.
如权利要求3所述的双极板板材的制备方法，其特征在于，所述天然石墨
、
所述膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王果，赵文斌，姜宏东，
申请(专利权)人：寰泰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：