[发明专利]液流电池用双极板及其制备方法

说明书

本发明涉及液流电池技术领域，特别涉及一种液流电池用双极板及其制备方法。该液流电池用双极板，其特征在于：所述双极板由下到上依次由五层结构复合而成，分别为石墨毡/碳毡、多孔结构碳素/金属基材、高分子聚合物材料、多孔结构碳素/金属基材、石墨毡/碳毡。本发明工艺简单，制作成本低，使用寿命长，满足了全钒液流电池几班耐酸腐、无渗漏、强度高、柔韧性及拉伸性能良好、导电性佳的要求，增加了电极板的强度、比表面积、导电性，并降低了电阻率。

（一）技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，特别涉及一种液流电池用双极板及其制备方法。

（二）背景技术

全钒液流电池是一种大规模储能技术。当风能、太阳能灯可再生能源发电大规模并网使用时，利用全钒液流电池能够快速吸收“剩余能量”或补充“功率缺额”。将全钒液流电池与风力和光伏发电系统配合使用，不仅克服了风电和光伏波动性和间歇性对电网带来的不利影响，从而保证了电网运行的稳定性，又可以为电网提供无功支持，提高电能质量，可以有效的调节和控制系统的电压和频率，是的不可调度的电能变得可调度化，一定程度上促进了风电和光伏产业的发展。

双极板要求化学稳定性好，机械强度高，不透水性好，制造成本低及工作寿命长。目前全钒液流电池采用的多为石墨板和碳塑板。石墨板的优点是导电率高，不透水性好，具有一定的机械强度；但是，石墨板也存在一些缺点，比如密封性差，由于工艺制造的限制，大尺寸的石墨板制作难度大，机械性能差，重量大，成本高，长期高电流密度使用下，石墨板表面会出现腐蚀的现象。导电塑料板的优点是重量轻、大尺寸制作成本低、化学稳定性好、易于密封；但是塑料板与碳毡的接触电阻大，电导率相较于石墨板低。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种耐腐蚀、强度高、导电性好的液流电池用双极板及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种液流电池用双极板，其特征在于：所述双极板由下到上依次由五层结构复合而成，分别为石墨毡/碳毡、多孔结构碳素/金属基材、高分子聚合物材料、多孔结构碳素/金属基材、石墨毡/碳毡。

本发明的更优技术方案为：

所述多孔结构碳素/金属基材为石墨毡、碳毡、碳纤维纸、碳布、泡沫铜或泡沫镍。

所述高分子聚合物材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、尼龙、聚吡咯、聚碳酸酯和聚苯胺中的一种或几种。

本发明所述的液流电池用双极板的制备方法，包括如下步骤：

（1）将高分子聚合物材料制成平板，置于上下两层多孔结构碳素/金属基材之间，得到复合结构；

（2）将步骤（1）得到的复合结构放入预加热到80-120℃的模具中，闭合上下磨具，然后将模具温度升至120-180℃，保温10-30min；

（3）将磨具冷却到50-80℃，打开磨具，取出高分子聚合物材料复合板；

（4）将石墨毡/碳毡放在浓硫酸中处理，然后用去离子水洗净，置于马弗炉中，于180-300℃下烘烤4-6h后取出待用；

（5）将复合板置于夹具中，将两片石墨毡/碳毡铺设在复合板上下表面，置于磨具中，加热到100-150℃，压力合膜，得到一体化双极板产品。

本发明的双极板共由五层结构组成，其制备分为两个步骤：1.通过金字模压的方法合成上下两层为多孔结构碳素/金属基材、中间夹层为高分子聚合物材料的复合板；2.通过热压的方式把石墨毡/碳毡金牙在步骤1所得的复合板两侧形成最终的一体化双极板。本发明中多孔结构碳素/金属基材不仅在塑料中形成导电网络，并且形成骨架大大增强了双极板的机械强度。

其优选的技术方案为：