[发明专利]一种锌溴液流电池极板

说明书

本发明公开了一种锌溴液流电池极板。该极板通过将新型的材料‑沸石咪唑酯骨架结构纳米碳片加入到传统的石油焦、沥青中制备得到具备优良导电性能的新型石墨电极板。同时，本发明还添加了提高石墨电极抗形变性能的增强颗粒，使得本发明制备得到的锌溴液流电池极板具备优良的导电性和抗形变能力。

技术领域

本发明涉及一种电池极板，尤其涉及一种锌溴液流电池极板。

背景技术

目前，在独立的能源系统如分布式能源系统中所用的蓄电池通常是铅酸电池，而铅酸电池不论是自身性能还是对环境而言都存在着致命的缺陷，比如铅酸电池在炎热的气候环境中通常寿命很短，尤其在深度放电时更加严重；同时，铅酸电池亦对环境有害，因为它的主要成分是铅，在生产和弃置时可能引致严重的环境问题。

锌液液流电池是一种液流储能电池。电池中的隔膜会影响电池的使用效率。电池中的电解液成本几乎会占到液流电池总成本30％，所以电解液的价格决定了电池的整体造价。锌液液流电池因为锌的高能量密度、低廉价格且容易大量获取，所以含锌体系的可充放电电池在大规模储能系统具有很强的竞争力。这个电解液特性决定了锌液液流电池在成本方面具有很大的优势。锌溴液流电池放电吋，表面沉积的金属锌可以完全溶解在电解液中，从而频繁地进行深度充放电，而不会造成电池损耗。

从实用性来讲，碳材料是目前超级电容器各类电极材料中最具吸引力的，它几乎是市面上所有电容器产品共同的选择；而导电聚合物、金属氧化物等作为电极材料还处于探索之中，虽然已经开始应用于商业领域，但距离大规模的开发利用还有一定的距离。今后超级电容器电极材料的研究重点将集中在已有材料的制备工艺及结构优化，兼具法拉第准电容和双电层电容新材料的开发以及高性能材料的规模化生产，以适应市场对高性能、低成本、性能稳定移动电源技术的需求。

锌溴液流电池电解液具有一定的腐蚀性，电解液的长期循环浸泡对于电池内部结构有一定的腐蚀溶胀作用，这种作用长时间存在不可避免的会造成内部极板及隔膜的变形，变形后的极板及隔膜会对电池内部液流形成阻碍作用，从而严重影响电池利用率；随着电池的运行，变形逐渐恶化，电池效率也逐渐下降。

因此，本发明提供一种锌溴液流电池极板，具备优良的导电率和抗形变性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明开发了一种锌溴液流电池极板，其特征在于：所述极板包括正极板与负极板。

优选的，所述正极板为沸石咪唑酯骨架结构纳米碳片石墨板；所述负极板为石墨板、碳毡、石墨毡或者碳布中的一种。

优选的，所述碳毡为市售碳毡或者采用下述方法制备：将长度为2～5mm的短碳纤维、水溶性酚醛树脂、聚乙二醇200、水按质量比1：(3～5)：(0.3～0.8)：(10～16)混合，在200～500转/分的条件下搅拌分散30～50min；倒入模具中加压排除水分后在120～200℃恒温1～3h进行固化干燥，形成碳毡素坯；将碳毡素坯脱模后在700～1000℃恒温1～3h进行碳化处理，接着在氮气氛围、1700～2000℃恒温1～2h，冷却至室温，得到碳毡。

优选的，所述沸石咪唑酯骨架结构纳米碳片石墨板的制备方法如下：

S1配料：

将石油焦、沥青混捏形成芯部浆料；在10～35℃下，将沸石咪唑酯骨架结构纳米碳片加入到分散剂中超声分散10～30min，配制成浓度为20～50mg/mL的沸石咪唑酯骨架结构纳米碳片分散液；将沸石咪唑酯骨架结构纳米碳片分散液、石油焦、沥青、增强颗粒混捏形成面浆料；

S2成胚成型：

采用共挤出机械配套双层共挤出模口，使得面浆料包裹芯部浆料；然后共同加压干燥定型，成为复合生坯；所述加压干燥定型中挤压温度控制在105～125℃，挤压压力控制10～18MPa，控制保压时间5～10min，

S3石墨化处理：