[发明专利]全钒液流电池用导电塑料及其制备方法

说明书

本发明属于全钒液流电池双极板材料技术领域，具体涉及全钒液流电池用导电塑料及其制备方法。本发明所解决的技术问题是提供全钒液流电池用导电塑料及其制备方法。该全钒液流电池用导电塑料是将如下质量配比的原料：聚乙烯60‑80份，改性石墨粉20‑40份熔融共混后得到。该导电塑料制备的双极板的电阻率为156‑487mΩ·cm，弯曲强度为32‑38MPa，抗拉强度为21‑30MPa。

技术领域

本发明属于全钒液流电池双极板材料技术领域，具体涉及全钒液流电池用导电塑料及其制备方法。

背景技术

随着全球能源的革新，可再生清洁能源的利用比例逐渐增加。尤其是“双碳”目标的提出，更加要求我们使用绿色清洁的能源。风能和太阳能是发展最快的可再生能源。但是其在利用时会受到外部环境因素的限制，导致电力输出的不稳定与不连续，这种非稳态的特性会对电网产生较大的冲击，降低了新能源发电的性价比。因此，需要在电网中配置相应的储能设备以实现削峰填谷。

可再生能源发电需要大规模高效储能技术的支持。目前常用的储能技术主要有抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等物理储能方式，以及电池储能等化学储能方式。物理储能中，抽水储能、压缩空气储能及飞轮储能建造很大程度上受制于地理选址和生态环境。化学储能中有钠硫电池储能、锂离子电池储能、铅酸电池储能、氧化还原液流等方式，各有特点。与其他储能技术相比，氧化还原液流电池具有安全可靠、环境友好、有一定过载和深放电能力等优点，在储能技术中具有独特的优势。

钒液流电池系统中电堆是核心，其由电极、液流框、离子交换膜、双极板、端板等部件构成。其中双极板主要是隔绝正负极电解液，并将电流导出去。由于全钒液流电池中电解液是酸性水溶液，因此必须要求双极板具有很好的耐腐性。经过长期的研究，目前大家认为使用石墨类导电塑料制备双极板是性价比最高的方案。石墨类双极板中，石墨主要提供完整的导电通路，塑料起到物理支撑和耐腐蚀的作用。通常而言，能满足实际使用的双极板需要高石墨含量，但这会使双极板的力学性能难以满足实际应用。因此，如何平衡双极板导电性能和力学性能是当今阻碍全钒液流电池应用的一个难题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了全钒液流电池用导电塑料及其制备方法，该全钒液流电池用导电塑料不仅具有高的导电性能，同时力学性能优异。

本发明解决的第一个技术问题是提供全钒液流电池用导电塑料，包括如下质量配比的原料：聚乙烯60-80份，改性石墨粉20-40份。

其中，所述改性石墨粉是由石墨粉通过热氧化改性后与长链烷烃异氰酸酯反应所得。

进一步地，所述石墨粉的目数控制在100目以上，纯度99％以上。

进一步地，所述长链烷烃异氰酸酯为十二烷基异氰酸酯。

进一步地，所述改性石墨粉是将石墨粉平铺形成不高于1cm的薄层，在450-500℃下热氧化反应5-10分钟后，立即取出；然后将石墨粉和含十二烷基异氰酸酯的有机溶剂溶液混合封闭，常温下搅拌反应，过滤，即得。

进一步地，所述有机溶剂为丙酮或氯仿。

进一步地，所述石墨粉、十二烷基异氰酸酯和溶剂重量比为：100:3-8:60-100。

本发明所解决的第二个技术问题是提供上述全钒液流电池用导电塑料的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯60-80份、改性石墨粉20-40份熔融共混后，即得。

其中，所述熔融共混方式为密炼混合加单螺杆挤出造粒或双螺杆混合加单螺杆挤出造粒。

有益效果：相比现有技术，本发明采用疏水基团长链烷烃异氰酸酯对石墨粉进行了改性，使得改性后的石墨粉与聚乙烯的相容性得到极大的提高，使石墨粉的分散更为均匀，更有利于导电通道的形成，促进了该全钒液流电池用导电塑料电导率的提升。