專(zhuān)利名稱(chēng)：一種釩電池用集流體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釩電池制造領(lǐng)域，具體為一種釩電池用集流體及其制備方法。
背景技術(shù)：
釩電池，全稱(chēng)為全釩離子氧化還原液流電池，是一種新型綠色環(huán)保電池。集流體是全釩液流電池的關(guān)鍵部件之一，起著導(dǎo)通電池外電路的作用，要求其具備良好的導(dǎo)電性、高機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)氧化和電化學(xué)腐蝕性能。目前，釩電池用的集流體耐腐蝕性差，長(zhǎng)時(shí)間使用極易生成氧化膜，并且容易與溶液反應(yīng)造成電池溶液污染，導(dǎo)致性能下降，不能滿(mǎn)足釩電池商業(yè)化、規(guī)?；?。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種釩電池用集流體及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中耐腐蝕性差，長(zhǎng)時(shí)間使用生成氧化膜，并且容易與溶液反應(yīng)造成電池溶液污染等問(wèn)題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種釩電池用集流體，包括純樹(shù)脂、金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板，在金屬板上鍍一層防護(hù)鍍層，在金屬板的一側(cè)包裹柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板，在金屬板的另一側(cè)包裹純樹(shù)脂，形成釩電池用集流體。
所述的釩電池用集流體，純樹(shù)脂、金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板通過(guò)壓機(jī)熱壓在一起。
所述的釩電池用集流體，純樹(shù)脂在最底層，純樹(shù)脂的厚度為O. 3-3mm ;金屬板在純樹(shù)脂的上面，金屬板的厚度為2-4mm ;柔性石墨板在金屬板的另一個(gè)面上，導(dǎo)電樹(shù)脂板在柔性石墨板的上面，導(dǎo)電樹(shù)脂板的厚度為O. 3-5_。
所述的釩電池用集流體，金屬板為銅或者鐵或者鋅或者鈦。
所述的釩電池用集流體，金屬板上鍍一層錫或者銀，鍍層的厚度為10-1000 μ m。
所述的鑰;電池用集流體，柔性石墨板的厚度為O. 15-1. 5mm,密度O. 7-1. 5g/cm3。
所述的釩電池用集流體，導(dǎo)電樹(shù)脂板為耐高溫、耐腐蝕性好的導(dǎo)電塑料板或者導(dǎo)電橡膠板。
所述的釩電池用集流體，純樹(shù)脂為耐酸性極強(qiáng)的熱塑性塑料或者熱固性塑料或者橡膠。
所述的釩電池用集流體，純樹(shù)脂為聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁腈橡膠、氟橡膠中的一種或一種以上混合。
所述的釩電池用集流體的制備方法，具體步驟如下
I)將金屬板放置在堿性液中清洗后再放入鍍液中進(jìn)行表面處理，處理時(shí)間按厚度要求進(jìn)行控制；
2)將純樹(shù)脂放入模具中，再放入金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板熱壓后制成集流體；
熱壓溫度為100 300°C，熱壓時(shí)間為5 200min，熱壓壓力為I 25MPa。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明是將金屬板放置在堿性液中清洗后，再放入鍍液中進(jìn)行表面處理，然后將純樹(shù)脂放入模具中，再放入鍍層后的金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板熱壓后制成集流體； 本發(fā)明根據(jù)釩電池工作要求，金屬板表面要求鍍一層防護(hù)鍍層；并且選取耐高溫、耐腐蝕性好的高分子樹(shù)脂和導(dǎo)電劑制備高導(dǎo)電率、高強(qiáng)度、耐腐蝕的導(dǎo)電樹(shù)脂板；本發(fā)明將金屬板完全包裹避免其直接與溶液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且在金屬板上鍍一層防護(hù)鍍層，消除了因表面氧化造成電池性能的衰減，提高了集流體的使用壽命，同時(shí)也提高了釩電池的可靠性。


圖1、圖2為釩電池用集流體的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1為主視圖；圖2為立體圖。
圖中，I純樹(shù)脂；2金屬板；3柔性石墨板；4導(dǎo)電樹(shù)脂板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
如圖1所示，本發(fā)明釩電池用集流體包括純樹(shù)脂1、金屬板2、柔性石墨板3和導(dǎo)電樹(shù)脂板4，在金屬板2上鍍一層防護(hù)鍍層，在金屬板2的一側(cè)包裹柔性石墨板3和導(dǎo)電樹(shù)脂板4，在金屬板2的另一側(cè)包裹純樹(shù)脂1，純樹(shù)脂1、金屬板2、柔性石墨板3和導(dǎo)電樹(shù)脂板4 通過(guò)熱壓在一起，制成釩電池用集流體。所述純樹(shù)脂I在最底層，純樹(shù)脂的厚度為O. 3-3mm ； 金屬板2在純樹(shù)脂I的上面，金屬板的厚度為2-4_ ;柔性石墨板3在 金屬板2的另一個(gè)面上，導(dǎo)電樹(shù)脂板4在柔性石墨板3的上面，導(dǎo)電樹(shù)脂板的厚度為O. 3-5mm。
純樹(shù)脂I為耐酸性極強(qiáng)的熱塑性塑料或者熱固性塑料或者橡膠等，如聚乙烯樹(shù)月旨(PE)、聚丙烯樹(shù)脂(PP)、聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)、丙烯酸樹(shù)脂粉末(PA，尼龍)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丁腈橡膠(NBR)、氟橡膠(FPM)中的一種或一種以上混合；金屬板 2為銅或者鐵或者鋅或者鈦；柔性石墨板3的厚度為O. 15-1. 5mm ;密度O. 7-1. 5g/cm3，具有高熱穩(wěn)定性、耐高低溫、耐腐蝕。導(dǎo)電樹(shù)脂板4為耐高溫、耐腐蝕性好的導(dǎo)電塑料板或者導(dǎo)電橡膠板。
所述釩電池用集流體的制備方法，具體步驟如下
I)將金屬板放置在堿性液中清洗后，再放入鍍液中進(jìn)行表面處理，金屬板上鍍的防護(hù)鍍層為錫或者銀，處理時(shí)間按厚度要求進(jìn)行控制，鍍層的厚度為10-1000μπι ;
2)將純樹(shù)脂放入模具中，再放入金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板熱壓后制成集流體；
熱壓溫度為100 300°C，熱壓時(shí)間為5 200min，熱壓壓力為I 25MPa。
實(shí)施例1
取厚度為2mm銅板，放置在堿性液中除油，再放入鍍液中進(jìn)行表面鍍錫，鍍層厚度為ΙΟμπι。將聚乙烯樹(shù)脂(PE)放入模具最底層，厚度控制為1mm，再放入鍍錫后銅板，其上放置Imm厚的柔性石墨板，再在柔性石墨板上放置3_的導(dǎo)電塑料板進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為 190°C，熱壓時(shí)間為30min，壓力為3MPa，得到一種釩電池用集流體。
實(shí)施例2
取厚度為3mm鈦板，放置在堿性液中除油，再放入鍍液中進(jìn)行表面鍍銀，鍍層厚度為60 μ m。將聚丙烯樹(shù)脂(PP)放入模具最底層，厚度控制為2mm，再放入鍍銀后鈦板，其上放置1. 5_厚的柔性石墨板，再在柔性石墨板上放置4_的導(dǎo)電塑料板進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為200°C，熱壓時(shí)間為50min，壓力為lOMPa，得到一種釩電池用集流體。
實(shí)施例3
取厚度為4mm鐵板，放置在堿性液中除油，再放入鍍液中進(jìn)行表面鍍銀，鍍層厚度為50 μ m。將丙烯酸樹(shù)脂粉末(PA，尼龍)放入模具最底層，厚度控制為3mm，再放入鍍銀后鐵板，其上放置O. 5mm厚的柔性石墨板，再在柔性石墨板上放置Imm的導(dǎo)電塑料板進(jìn)行熱壓， 熱壓溫度為150°C，熱壓時(shí)間為20min，壓力為15MPa，得到一種釩電池用集流體。
結(jié)果表明，本發(fā)明根據(jù)釩電池工作要求，以純樹(shù)脂1、金屬板2、柔性石墨板3，導(dǎo)電樹(shù)脂板4通過(guò)壓機(jī)熱壓在一起，制成釩電池用集流體。將金屬板完全包裹避免其直接與溶液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且在金屬板上電鍍一層防護(hù)鍍層消除了因表面氧化造成電池 性能的裳減，提聞了集流體的使用壽命，同時(shí)也提聞了 I凡電池的可罪性。
權(quán)利要求
1.一種釩電池用集流體，其特征在于包括純樹(shù)脂、金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板，在金屬板上鍍一層防護(hù)鍍層，在金屬板的一側(cè)包裹柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板，在金屬板的另一側(cè)包裹純樹(shù)脂，形成釩電池用集流體。
2.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于純樹(shù)脂、金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板通過(guò)壓機(jī)熱壓在一起。
3.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于純樹(shù)脂在最底層，純樹(shù)脂的厚度為O. 3-3mm ;金屬板在純樹(shù)脂的上面,金屬板的厚度為2_4_ ;柔性石墨板在金屬板的另一個(gè)面上，導(dǎo)電樹(shù)脂板在柔性石墨板的上面，導(dǎo)電樹(shù)脂板的厚度為O. 3-5mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于金屬板為銅或者鐵或者鋅或者鈦。
5.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于金屬板上鍍一層錫或者銀，鍍層的厚度為10-1000 μ m。
6.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于柔性石墨板的厚度為O.15-1. 5mm,密度 O. 7-1. 5g/cm3。
7.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于導(dǎo)電樹(shù)脂板為耐高溫、耐腐蝕性好的導(dǎo)電塑料板或者導(dǎo)電橡膠板。
8.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于純樹(shù)脂為耐酸性極強(qiáng)的熱塑性塑料或者熱固性塑料或者橡膠。
9.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體，其特征在于純樹(shù)脂為聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁腈橡膠、氟橡膠中的一種或一種以上混合。
10.按照權(quán)利要求1所述的釩電池用集流體的制備方法，其特征在于，具體步驟如下1)將金屬板放置在堿性液中清洗后再放入鍍液中進(jìn)行表面處理，處理時(shí)間按厚度要求進(jìn)行控制；2)將純樹(shù)脂放入模具中，再放入金屬板、柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板熱壓后制成集流體；熱壓溫度為100 300°C，熱壓時(shí)間為5 200min，熱壓壓力為I 25MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及釩電池制造領(lǐng)域，具體為一種釩電池用集流體及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中耐腐蝕性差，長(zhǎng)時(shí)間使用表面生成氧化膜，并且容易與溶液反應(yīng)造成電池溶液污染等問(wèn)題。在金屬板上鍍一層防護(hù)鍍層，在金屬板的一側(cè)包裹柔性石墨板和導(dǎo)電樹(shù)脂板，在金屬板的另一側(cè)包裹純樹(shù)脂，放置模具中通過(guò)熱壓機(jī)粘接在一起，形成釩電池用集流體。本發(fā)明根據(jù)釩電池工作要求，金屬板表面要求鍍一層防護(hù)鍍層；并且選取耐高溫、耐腐蝕性好的高分子樹(shù)脂和導(dǎo)電劑制備高導(dǎo)電率、高強(qiáng)度、耐腐蝕的導(dǎo)電樹(shù)脂板。本發(fā)明的集流體避免了直接與溶液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且金屬板鍍一層防護(hù)鍍層防止因表面氧化造成電池性能衰減，安裝簡(jiǎn)便并且提高了釩電池的可靠性及使用壽命。
文檔編號(hào)H01M4/66GK103000905SQ20121048710
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者侯紹宇, 楊志剛, 劉建國(guó), 嚴(yán)川偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所