[发明专利]一种用于水溶液电池的防渗导电石墨板的制备和标定方法

说明书

本发明公开了一种应用于水溶液电池的防渗导电石墨板的制备和标定方法。该发明中防渗导电石墨板的制备和标定方法如下：一、有机物高温熔融(或在加压环境中)；二、石墨板材料的浸泡过程；三、抛光洗涤、真空干燥；四、利用接触角测量仪观测防渗液效果。借由上述技术方案，生产了一种具备高导电性及防渗液功能导电石墨板，可提供与水溶液电池使用。与已知技术相较，以此种结构制成的水溶液电池导电石墨板，不仅可利用其优异的导电性能，提高水溶液电池的能量效率，而且以有机物包覆的石墨板可防止渗液，可提升电池的使用寿命，有助于扩展水溶液电池的应用范畴。

技术领域

本发明属于水溶液电池储能领域，涉及到一种在石墨板中渗入有机物的方法，以及利用接触角测定防渗水溶液效果的办法。

背景技术

绿色能源经济的大力发展促发着大规模可再生能源获取和存储系统的进化发展。相比于占市场统治地位的锂离子电池，水系电池比目前使用的有机电解液的非水系锂离子、钠离子和钾离子电池更安全，水系电解质也展现出巨大的竞争力，(1)低成本，不需无氧和干燥装配线，电解液和制造成本减少；(2)环境效益，由于水的非挥发性，从而展现无毒性和不可燃性；(3)由于水系介质的高离子导电性而具有快速充电和高功率密度的能力；(4)对电气和机械误处理的高耐受性，即快速放电、弯曲、切割和清洗后的状况，不会造成任何灾难性后果。虽然迄今为止，各种类型的水系电池已成功制备，但是水系离子二次电池依然具有很大的研发进步空间。特别是近年来，随着材料的发展和电化学性能的提高，水系电池作为一种理想的储能器件选择，特别是大规模储能，正受到人们的重视。

在制备水系电池时，往往都是用碳基材料作为电流收集极，例如石墨棒或者石墨板，但是在组装电池实践中会发现水溶液会随着石墨棒或石墨板的孔隙逐渐渗出电池之外，这样将会使(1)工作的水溶液减少，溶液干涸，电池性能会快速衰减；(2)漏出的水溶液毁坏电极，使电池短路；(3)漏出的水溶液会腐蚀电池表面和其他器件，最终使得电池报废。如何提高控制石墨棒或者石墨板的渗液问题是工艺上必须解决的问题。而同时渗液问题是一个漫长的过程，水溶液通过石墨棒或石墨板的孔隙逐渐渗出，如何检测和监控渗液过程也是一个问题。基于以上实际问题，我们提出一种以一定量的不导电有机物渗入到导电石墨棒或者石墨板的孔隙中来阻挡水溶液的渗漏过程，并利用与水溶液的接触角大小以及接触角随时间的改变来判定水溶液的渗漏效果。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于水溶液电池的防渗导电石墨板的制备和标定方法，已解决现有技术的上述技术问题。本发明使有机物渗入到导电石墨棒或者石墨板的孔隙中来阻挡水溶液的渗漏过程，并利用与水溶液的接触角大小以及接触角随时间的改变来判定该石墨棒或者石墨板对水溶液的渗漏效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用有机物渗入到导电石墨棒或者石墨板的孔隙中来阻挡水溶液的渗漏的方法，采用有机物高温熔融和加压方法，该发明中防渗导电石墨板的制备方法生产了一种具备高导电性及防渗液功能导电石墨板，其水溶液的接触角会从45度升高到100度以上，接触角随时间的变化量会从明显降低。借由上述技术方案，高导电性及防渗液功能导电石墨板可提供与水溶液电池使用。

一种用于水溶液电池的防渗导电石墨板的制备和标定方法，包括以下步骤：

(1)将石墨板切成1cm×1cm的小片作为基材，并在乙醇和去离子水中超声清洗，然后60℃干燥24小时；

(2)可在大气环境中实现有机物高温熔融制备(60-90℃)，也可以在加压环境中实现有机物高温熔融(60-90℃)；

(3)将步骤(1)清洗好的石墨板浸泡在步骤(2)制备好的有机物中，浸泡时间为4-60min，以在石墨板片表面上形成有机物渗入层，然后在室温下干燥；

(4)利用刮刀削去表面多余的有机物，以测量石墨板的电导率为标准，判断有机物的表面处理过程；