（一）技術領域

本發(fā)明涉及液流電池技術領域，特別涉及一種全釩液流電池用復合雙極板的制備方法。

（二）

背景技術：

全釩液流電池的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：電池自放電很小；充放電轉化效率高；充放電承受能力強，可多次深度充放電，特別適用于需要快速充電和大電流放電的場合；清潔安全無污染，是一種理想的綠色電池，符合現(xiàn)代環(huán)境保護理念。全釩液流電池常用于穩(wěn)定太陽能、風能等可再生能源的輸出，解決它們由于波動大、不穩(wěn)定而難以并網(wǎng)的問題；用于電力系統(tǒng)大規(guī)模儲能，削谷填峰、負荷功率平衡；電能質量管理控制；還可用于重要部門設備的ups和緊急電源等。

全釩液流電池對電極的要求必須具備以下特征：電化學活性好、耐強氧化和強酸性、導電性能好以及機械強度高等特點。目前為止，所用的電極材料主要為金屬電極、以石墨氈、碳氈和石墨-碳復合材料為代表的碳素電極和復合導電塑料電極。研究表明金屬電極成本太高、可逆性較差、長期使用后容易發(fā)生鈍化，降低電池性能；而導電塑料電極電阻率較大；碳素電極相對價格便宜、可靠性高、使用和維護費用都較低，但長期在高電流密度下容易發(fā)生蝕刻，因此電池性能受到制約，如何得到穩(wěn)定性好、電阻率低、電化學活性好、成本低的電極，已經成為了釩電池系統(tǒng)研究和發(fā)展的關鍵方面。

（三）

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術的不足，提供了一種穩(wěn)定性好、電阻率低、電化學活性好、成本低的全釩液流電池用復合雙極板的制備方法。

本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

一種全釩液流電池用復合雙極板的制備方法，包括如下步驟：

（1）將高分子聚合物材料制成平板，置于上下兩層多孔結構碳素/金屬基材之間，得到復合結構；

（2）將步驟（1）中得到的復合結構通過加熱的雙軋輥進行輥壓，得到復合導電塑料板；

（3）將石墨氈/碳氈放在濃硫酸中處理后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，于180-300℃下烘烤4-6h取出待用；

（4）在復合導電塑料板上下兩側分別鋪設石墨氈/碳氈，一起放置于模具中，加熱至100-150℃，從上下兩個方向壓力合膜，得到最終的一體化雙極板。

本發(fā)明將上下兩層為多孔結構碳素/金屬基材，中間夾高分子聚合物材料，通過加熱的雙軋輥壓制成一塊復合導電塑料板；然后再通過熱壓的方式把石墨氈/碳氈粘接所得到的復合板兩側形成最終的復合雙極板。本發(fā)明中，多孔結構碳素/金屬基材不僅在塑料中形成導電網(wǎng)絡，并且形成骨架大大增強了雙極板的機械強度。

其優(yōu)選的技術方案為：

步驟（1）中，高分子聚合物材料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、尼龍、聚吡咯、聚碳酸酯和聚苯胺中的一種或幾種。

多孔結構碳素/金屬基材為石墨氈、碳氈、碳纖維紙、碳布、泡沫銅或泡沫鎳。

高分子聚合物材料和多孔結構碳素/金屬基材的質量比為60-90%：40-10%。

步驟（2）中，復合結構以3-10m/h的速度通過加熱到130-180℃的雙軋輥。

步驟（3）中，石墨氈/碳氈的厚度為3-8mm，濃硫酸的質量濃度為70-98%，石墨氈/碳氈在濃硫酸中處理4-8h。

步驟（4）中，合膜壓力為30-50mpa，保持時間為0-30min。

本發(fā)明既滿足釩電池電極板耐酸、耐氧化性、無滲液的要求，又增加了電極板的強度、比表面積、導電性，并降低了電阻率，不僅工藝簡單，而且加工成本低，壽命更長。

（四）附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

圖1為本發(fā)明復合板的制備狀態(tài)示意圖；

圖2為本發(fā)明雙極板的結構示意圖。

圖中，1高分子聚合物材料，2多孔結構碳素/金屬基材，3復合板，4雙軋輥，5石墨氈/碳氈。

（五）具體實施方式

下面將結合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

實施例1：

一種全釩液流電池用復合雙極板，由以下方法制備得到：

（1）將聚乙烯改性塑料和1mm的泡沫鎳按一定的重量比70%：30%進行配置，并且將聚乙烯改性塑料制成2mm的平板，置于上下兩層泡沫鎳之間；

（2）將步驟（1）中得到的兩層泡沫鎳之間夾聚乙烯改性塑料板以3m/h的速度通過加熱到130℃的雙軋輥，得到一塊復合導電塑料板；

（3）將3mm的釩電池用石墨氈放在70%的濃硫酸中處理8h后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，在溫度為180℃下烘烤6h后取出待用；

（4）將聚乙烯改性塑料復合板放置于定制的夾具中，然后把兩片3mm石墨氈和聚乙烯改性塑料復合板，放置于定制的模具中，加熱到100℃的溫度，從上下兩個方向以50mpa的壓力合模，保持30min，使上下兩片石墨氈粘接到復合板的兩側，得到最終的一體化雙極板。

實施例2：

一種全釩液流電池用復合雙極板，由以下方法制備得到：

（1）將聚碳酸酯改性塑料和1mm的石墨氈按一定的重量比80%：20%進行配置，并且將聚碳酸酯改性塑料制成2mm的平板，置于上下兩層石墨氈之間；

（2）將步驟（1）中得到的兩層石墨氈之間夾聚碳酸酯改性塑料板以5m/h的速度通過加熱到150℃的雙軋輥，得到一塊復合導電塑料板；；

（3）將8mm的釩電池用石墨氈放在98%的濃硫酸中處理4h后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，在溫度為240℃下烘烤5h后取出待用；

（4）將聚碳酸酯改性塑料復合板放置于定制的夾具中，然后把兩片8mm石墨氈和聚碳酸酯改性塑料復合板，放置于定制的模具中，加熱到120℃的溫度，從上下兩個方向以40mpa的壓力合模，保持20min，使上下兩片石墨氈粘接到復合板的兩側，得到最終的一體化雙極板。

實施例3：

一種全釩液流電池用復合雙極板，由以下方法制備得到：

（1）將聚苯胺改性塑料和1mm的碳纖維紙按一定的重量比90%：10%進行配置，并且將聚苯胺改性塑料制成2mm的平板，置于上下兩層碳纖維紙之間；

（2）將步驟（1）中得到的兩層碳纖維紙之間夾聚苯胺改性塑料板以10m/h的速度通過加熱到180℃的雙軋輥，得到一塊復合導電塑料板；；

（3）將6mm的釩電池用石墨氈放在80%的濃硫酸中處理6h后用去離子水洗凈，然后放到馬弗爐中，在溫度為300℃下烘烤4h后取出待用；

（4）將聚苯胺改性塑料復合板放置于定制的夾具中，然后把兩片6mm石墨氈和聚苯胺改性塑料復合板，放置于定制的模具中，加熱到150℃的溫度，從上下兩個方向以30mpa的壓力合模，保持10min，使上下兩片石墨氈粘接到復合板的兩側，得到最終的一體化雙極板。

本發(fā)明提供的全釩液流電池用雙極板的制做方法，采用高分子聚合物材料和多孔結構碳素/金屬基材，通過熱軋輥擠出的方法制得的復合雙極板具有低電阻率、高導電特性的復合材料，經檢測體積電阻率在1.0ωcm以下。它既有高分子材料耐腐蝕性和耐久性的特性，在制備過程中又具有成本低，易成型的特性，用本發(fā)明裝配的5kw全釩液流電池電堆在40ma/cm²電流密下，充放電性能為電流效率90%，電壓效率在80%，能量效率80%，電解液利用率85%。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的全釩液流電池用復合雙極板的制備方法，用導電多孔材料為基體，形成導電網(wǎng)絡，通過浸漬模壓的方法制作成一體化雙極板，從而減小了石墨氈/碳氈與導電板之間的接觸電阻，以滿足全釩液流電池用雙極板的要求。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。