[发明专利]一种钒电池用陶瓷复合材料双极板的制备方法

说明书

本发明提供一种钒电池用陶瓷复合材料双极板的制备方法，选用10～80％的热固性树脂、20～90％的亚氧化钛、0～10％助剂作为原料，所述热固性树脂选用环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂中的任意一种或几种；先在无水乙醇或丙酮中加入热固性树脂并搅拌溶解，然后加入亚氧化钛粉末和助剂并经超声分散搅拌后得到泥浆状混合物，接着将混合物低温干燥直至溶剂完全蒸发，最后把干燥好的物料粉碎成微细粉并放入模具中热压成型。上述方法通过结合导电陶瓷优异的导电性、化学稳定性以及热固性树脂固化后良好的机械强度和耐热性，制备出高导电、高强度、低成本的陶瓷复合材料双极板，克服了现有产品易刻蚀、不易加工、电阻率偏高等问题。

技术领域

本发明涉及钒电池生产技术领域，具体地，涉及一种钒电池用陶瓷复合材料双极板的制备方法。

背景技术

钒电池，即全钒离子氧化还原液流电池，其作为一种绿色环保的新型储能电池，符合当下社会可持续发展的主题，可作为大规模固定储能方式被广泛应用。双极板作为钒电池的关键材料之一，在钒电池中主要起到串联电池、传导电子、分隔正负极电解液的重要作用，因此其要求具有一定的机械强度、优良的导电性和抗腐蚀性。目前主要用到的双极板材料为炭石墨材料和炭/塑复合材料，其中炭石墨材料导电性能好、耐腐蚀，但是加工成本高、韧性差，不具备明显优势；而炭/塑复合材料虽然降低了成本，但导电性和机械强度难以在实际应用上达到平衡，现阶段制备的炭塑复合材料往往为了保证材料的加工性和强度而忽视电阻率偏大的问题，或者为了追求更好的导电性而盲目牺牲机械强度。

近年来，研究人员在炭石墨材料和炭/塑复合材料的制备技术方面做出了大量改进和创新，使得生产出的双极板能够基本满足钒电池的需求，但不管是哪一种生产方式，均是以炭石墨类材料作为导电添加剂，所以炭石墨材料在电池充放电过程中出现的电刻蚀、导电性偏低等缺点难以克服。

中国专利CN201410713740公开了一种钒电池用双极板及其制备方法，利用高分子树脂和金属粉制备导电胶，将碳纤维布预处理后浸渍在导电胶中固化作为基体，再通过热压将碳材料与基体复合制得成品双极板。本发明方法导电率高且保证机械强度，解决了生产过程中物料混炼均匀程度不可控、以及由电化学腐蚀造成双极板表面电阻增大的问题，但是生产过程复杂、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高导电、高强度、低成本的钒电池用双极板及其制备方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种钒电池用陶瓷复合材料双极板的制备方法，所述双极板包括如下重量百分比的原料组分：热固性树脂10～80％、亚氧化钛20～90％、助剂0～10％，所述助剂包括抗氧剂和偶联剂，所述热固性树脂选用环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂中的任意一种或几种；所述制备方法包括如下制备步骤：

1)溶液混合：在易挥发性溶剂中加入热固性树脂并搅拌使其完全溶解；

2)超声分散：将亚氧化钛粉末或亚氧化钛粉末及助剂加入上述树脂稀释液中，经超声分散搅拌后得到分散均匀的泥浆状混合物；

3)干燥破碎：将上述混合物进行低温干燥处理直至溶剂完全蒸发，干燥好的物料粉放入球磨机中粉碎成微细粉；

4)热压成型：称取一定质量的上述微细粉放入模具中并按设定的热压曲线热压加工，得到形状规整的陶瓷复合材料双极板，为保证树脂固化完全和热压过程中气体的顺利排放，在热压成型过程中设置多个保压点，所述保压点所处的温度范围为0～220℃、压力范围为1～10Mpa，且后一个保压点的温度和压力参数均大于前一个保压点的温度和压力参数。

优选地，步骤4)中的保压点数量为三个，且各个保压点的具体参数如下：