[发明专利]液流电池双极板、制备方法及其材料微球

说明书

本发明公开了一种液流电池双极板、制备方法及其材料微球。本发明提供了一种液流双极板材料微球A，并通过其制备得到了液流电池双极板，该方法制备得到的液流电池双极板的导电性能和机械性能均良好，并且制备工艺简单，对环境友好，易于工业化。

技术领域

本发明涉及液流电池双极板、制备方法及其材料微球。

背景技术

伴随着可再生能源、分布式微网和智慧能源的加速发展，在提升可再生能源并网率、平衡电网稳定性方面发挥重要作用的储能技术越来越受关注。而在众多大容量储能技术路线中，全钒液流电池已脱颖而出。

与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术因其使用寿命长、规模大、安全可靠等突出的优势，成为规模储能的首选技术之一。双极板是液流电池关键部件之一，其具有传递电子以及分隔正负极电解液的作用，对其良好的导电性能、耐化学腐蚀性能和优异的机械性能都提出了较高的要求。因此，双极板的制备工艺也受到了广泛的关注。

例如：中国专利申请CN101567452A公布了发明专利《一种液流电池的复合材料双极板制备方法》，提出了采用溶液法混合、流延法浇铸和模压法成型，三种依次组合的制备方法，从而制备出高导电性的双极板。但该技术方案采用了大量有机溶剂，在流延浇铸过程中溶剂会挥发到大气中，不利于环境保护。

中国专利申请CN106099121A公开了发明专利《双极板及其制备方法和应用》，提出在制备的双极板本体的两面上涂覆导电图层，从而达到降低双极板的表面电阻的目的。该双极板表面需要涂浇混有导电材料的有机溶剂，经挥发烘干后得到双极板，此过程将蒸发大量有机溶剂，不利于环境保护；此外，导电图层的双极板不利于电池装配，容易造成图层的损坏，影响电池性能。

中国专利申请CN106299389A公布了发明专利《全钒液流电池双极板及其制备方法》，提出了通过热固性树脂为基体，以及以镍网为导电网络复合而成，其镍网表面接枝碳纳米管，所制备的双极板导电性能稳定，导电性能良好。但该技术方案采用金属网与热固性树脂复合，在实际电池运行期间，会长期处于强酸性环境中，双极板中的镍网容易受到强酸溶液的腐蚀，从而影响双极板的使用寿命。

中国专利申请CN106848346A公布了发明专利《液流电池用双极板及其制备方法》，提出了双极板由五层结构复合而成，包括石墨毡/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，使得制备出的双极板机械性能和导电性能优异。该技术方案采用五层结构复合而成，制备过程非常复杂，且每层要求厚度极薄，不利于加工，成本较高。

可见，目前液流电池用双极板的制备存在两个问题：一个是制备工艺复杂或对环境不友好，不适合工业化；另一个是制备得到的双极板的导电性能和机械性能不可兼得。例如，双极板的导电性能提高的同时，机械性能下降，或机械性能提高的同时，导电性能下降，使得双极板的综合性能不能得到明显的提升。

因此，如何能提供一种适合工业化、绿色的、且能兼顾导电性能和机械性能的液流电池双极板是本领域技术人员迫切需要解决的一大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中液流双极板导电性能和机械性能不能兼顾，或者即使可以得到导电和机械性能良好的双极板，但制备工艺复杂、操作困难、对环境不友好或成本高的缺陷，从而提供了一种液流双极板、制备方法及其材料微球。通过该液流双极板材料微球制备得到的液流双极板导电性能和机械性能均良好，并且制备工艺简单，对环境友好，易于工业化。

本发明提供了一种液流电池双极板材料微球A，所述液流电池双极板材料微球A的粒径为5～20μm；其包含质量比为1:1～1:4的微球B和高分子聚合物微球；所述微球B包含质量比为1:1～4:1(例如2:1)的高分子聚合物和导电材料，且所述导电材料包覆在所述高分子聚合物表面；所述微球B和所述高分子聚合物微球的粒径各自独立地为5～20μm。

本发明中，所述液流电池双极板材料微球A不包含助剂。