[发明专利]全钒液流储能电池专用碳毡生产工艺

说明书

【技术领域】

本发明涉及全钒液流储能电池专用碳毡，特别涉及一种全钒液流储能电池专用碳毡的生产工艺。

【背景技术】

全钒液流蓄电池是一种新型能源存储技术，与目前市场上常见的铅酸电池、镍氢电池等相比，具有功率可达兆瓦级、使用寿命长达20年、支持频繁大电流充放电等明显技术优势。全钒液流蓄电池储能技术可广泛应用于可再生能源(太阳能、风能)发电、海岛独立供电、城市电网储能和电力削峰填谷等各个领域。

在传统工艺中，全钒液流储能电池专用碳毡采用挂职方法生产而成。所谓“挂制方法”，即将聚丙烯腈纤维经过制造车间制成白色平板毡后，再将白色平板毡用不锈钢购悬挂起来后通过预氧化处理。这样制造出来的碳毡在使用挂钩的地方有孔洞，在进入碳化炉内时，毡子上有孔洞的地方必须裁掉，浪费材料。另一方面，即使毡子上有孔洞的地方被裁掉了，毡子上靠近孔洞的地方仍有折皱，整体平整度不好。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种可提高成品平整度的全钒液流储能电池专用碳毡的生产工艺。

一种全钒液流储能电池专用碳毡的生产工艺，包括以下步骤：将聚丙稀腈纤维制成白色平板毡；将白色平板毡在预氧炉进行预氧化处理；将预氧好的预氧毡放入碳化炉经过碳化处理。所述将聚丙稀腈纤维制成白色平板毡的步骤进一步包括以下步骤：将聚丙稀腈纤维经过梳理后交叉铺网；将纤维网经过多辊牵伸机进行牵伸；将牵伸后的纤维网经过预针刺和主针刺制成毡；以及将毡放入调整好厚度和速度的烫平机入口进行烫平。

优选地，在所述白色平板毡在预氧炉进行预氧化处理步骤中，所述白色平板毡用钢管折叠式悬挂在预氧炉内。

优选地，在所述白色平板毡在预氧炉进行预氧化处理步骤中，预氧化炉的温度由最初装炉时的160度加入氧气预氧升温至300度。

优选地，在所述白色平板毡在预氧炉进行预氧化处理步骤中，在碳化前向碳化炉内通入高纯氮气保护。

优选地，所述白色平板毡在预氧炉进行预氧化处理步骤进一步包括以下步骤：将碳化炉升温至1400度并恒温保持4小时；以及将碳化炉降温至30度以下后取出碳化毡。

优选地，所述工艺进一步以下步骤：将碳化毡装入石墨化炉进行石墨化处理。

优选地，在所述将碳化毡装入石墨化炉进行石墨化处理步骤中，在石墨化前向石墨化炉内通入氩气保护。

优选地，所述将碳化毡装入石墨化炉进行石墨化处理步骤进一步包括以下步骤：将石墨化炉升温至1400度并恒温保持5小时；以及将碳化炉降温至50度以下后取出碳化毡。

本发明的全钒液流储能电池专用碳毡的生产工艺在制成平板毡的工艺中加入了烫平的步骤，使得到的平板毡的平整度更好，从而使得最终成品的平整度大大提高。

【具体实施方式】

为更好地理解本发明，以下将结合具体实例对发明进行详细的说明。

如前文所述，为解决挂制方法存在的问题，我公司经过多年的研究改善了全钒液储能电池专用碳毡的工艺。具体的工艺过程将详细介绍如下。

1、使用聚丙稀腈纤维经制毡车间制成白色平板毡：

将聚丙稀腈纤维经过梳理后交叉铺网；将纤维网经过多辊牵伸机进行牵伸；将牵伸后的纤维网经过预针刺和主针刺制成毡；将毡放入调整好厚度和速度的烫平机入口进行烫平。

经过上述处理后，聚丙稀腈纤维被制成密度为1.43-1.48g/cm³的白色平板毡，其长度为18.5-22m，宽度为1.5-1.75m，厚度为0.9-0.11mm。

2、白色平板毡在预氧炉进行预氧化处理：

将白色平板毡用钢管折叠式悬挂在预氧炉内，平板毡在经过装炉时的最初温度160度烧、加入氧气预氧至300度，含氧量由原来的没有提升到8％，颜色由原来的白色变为黄色、棕色、最后为黑色，完成预氧工艺将易燃的聚丙稀腈纤维白毡制成不易燃烧的预氧化毡。3、将预氧好的预氧毡放入碳化炉经过碳化处理：

将预氧好的预氧毡放入碳化炉内密封并抽真空；向碳化炉内加入高纯氮气保护；将碳化炉升温至1400度并恒温保持4小时；将碳化炉降温至30度以下后取出碳化毡。

上述碳化过程中的升温过程复杂，必须严格控制升温曲线，保证预氧毡在碳化过程中各微量元素的分离和转换，并确保经此碳化后产品含碳量达到92％以上。

4、将碳化毡装入石墨化炉进行石墨化处理：

将碳化毡装入石墨化炉密封并抽真空；向石墨化炉内通入氩气保护；将石墨化炉升温至1400度并恒温保持5小时；将碳化炉降温至50度以下后取出碳化毡。