一種卷繞柔性釩電池的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及釩電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種新型卷繞式柔性釩電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球化石能源問題的日益嚴(yán)峻，各國都在大力發(fā)展可再生能源，例如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿?。風(fēng)力發(fā)電是目前可再生能源發(fā)電中技術(shù)最成熟、最具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，但由于自然條件的限制，風(fēng)電在輸運(yùn)過程中存在著不穩(wěn)定和不連續(xù)的缺點(diǎn)，需要相應(yīng)的儲能裝置相配合以保持穩(wěn)定的電能供應(yīng)。全釩液流電池(VRB)是一種具有大容量、大功率、長壽命的新型儲能電池，通過不同價態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電能的儲存與釋放，由于使用同種元素組成電池系統(tǒng)，可以避免交叉污染和自放電現(xiàn)象，適合大規(guī)模應(yīng)用，已在電站調(diào)峰、大規(guī)模光電轉(zhuǎn)換以及作為邊遠(yuǎn)地區(qū)儲能系統(tǒng)或應(yīng)急電源使用。
[0003]目前市場上應(yīng)用的釩液流電池儲能裝置一般都是集裝箱式的組裝方式，質(zhì)量大、體積大，這種形式一般不適用小型輕量化的應(yīng)用場合，例如電動汽車。而影響釩液流電池大量應(yīng)用的主要因素除關(guān)鍵材料(電極、電解液和隔膜)外，電池的結(jié)構(gòu)形式對于電池的能量效率和使用壽命影響很大。現(xiàn)有集裝箱式的組裝方式在裝配過程中需要很大壓力導(dǎo)致充放電過程中極化電阻大，難以用于小型輕量化場合。日本專利JP2003123823A報(bào)道一種卷式的釩液流電池，但是此專利中使用銅板作為集流體，中間加上層壓板使得電池內(nèi)電阻較大，且使用銅電極易腐蝕。本發(fā)明將集流體和雙極板合二為一，成為一體化電極，大大減小了接觸電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種卷繞式柔性釩電池及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中釩液流電池占地面積大、接觸電阻大等問題，實(shí)現(xiàn)釩液流電池小型輕量化應(yīng)用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明卷繞式柔性釩電池的技術(shù)方案為:
[0006]—種卷繞式柔性釩電池，包括殼體、芯體、電解液、一體化柔性正負(fù)極電極、離子交換膜和絕緣隔膜。
[0007]所述的殼體可用塑料材料或金屬材料；
[0008]所述的芯體可以是石墨棒、碳棒或?qū)щ娪袡C(jī)聚合物棒；
[0009]所述的一體化柔性正負(fù)極電極可以是同一種材料；
[0010]優(yōu)選地，所述的一體化柔性正負(fù)極電極為石墨烯/金屬納米線/聚合物復(fù)合柔性電極或者碳纖維布/聚合物復(fù)合電極；
[0011]所述的石墨烯為氧化石墨烯；
[0012]所述的金屬納米線可以為銀納米線或銅納米線；
[0013]所述的聚合物可以是聚酯、聚丙烯腈、聚酰亞胺或者超高分子量聚乙烯中的一種；
[0014]所述的石墨烯/金屬納米線/聚合物復(fù)合電極中的聚合物可以是聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚酰亞胺中的一種；
[0015]所述的一體化柔性正負(fù)極電極相對側(cè)分別設(shè)有規(guī)則間隔的缺口耳邊，卷繞后分別形成電池的正負(fù)極；
[0016]所述的離子交換膜為無氟高分子材料的復(fù)合膜；
[0017]優(yōu)選地，所述的離子交換膜為磺化聚醚醚酮/氨基化石墨烯、聚苯并咪唑/氯化鋁或磺化聚醚砜/氯甲基化聚酰亞胺復(fù)合膜中的一種；
[0018]所述的絕緣隔膜可以是聚丙烯膜、聚乙烯膜、超高分子量聚乙烯中一種；
[0019]所述的電解液分別封裝在一體化柔性正負(fù)極電極和絕緣隔膜之間。
[0020]卷繞柔性釩電池的制備方法，其制備方法包括如下步驟:
[0021]I)將上述的一體化柔性正負(fù)極電極沿一側(cè)設(shè)置有規(guī)則間隔的缺口耳邊；
[0022]2)將離子交換膜放置于兩個柔性正負(fù)極電極的中間，柔性負(fù)極電極一側(cè)緊貼一層絕緣隔膜；
[0023]3)將上述4層材料的另一側(cè)向該一側(cè)對折，密封后卷繞到芯體上形成柔性卷繞式釩電池。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1.本發(fā)明根據(jù)儲能實(shí)際使用要求，制備了結(jié)構(gòu)簡單的卷繞式柔性釩電池，減小了電池的占地面積，簡化了制作過程，便于小型輕量化應(yīng)用；
[0026]2.本發(fā)明的釩電池用柔性一體化電極，離子交換膜用非氟高聚合物復(fù)合膜，可節(jié)約成本，提高釩電池的使用效率。
[0027]3.本發(fā)明去掉了板框電池中的集流體和雙極板，用一體化柔性電極取代，大大減小了接觸電阻，提高了釩電池的功率密度。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例
[0029]本實(shí)施例是一種卷繞式柔性釩電池，如圖1所示，本實(shí)施例中的卷繞式釩電池，包括石墨棒芯體1、石墨烯/納米銀線/聚酰亞胺復(fù)合柔性電極2和4、磺化聚醚醚酮/氨基化石墨烯離子交換膜3、聚乙烯絕緣隔膜5卷繞組成，離子交換膜在兩層電極之間，負(fù)極和絕緣隔膜相鄰。正負(fù)極材料的一側(cè)邊預(yù)先設(shè)置有規(guī)則間隔的極耳，由正極2、離子交換膜3、負(fù)極4和絕緣隔膜5組成的4層材料疊摞后一側(cè)向另一側(cè)對折，密封上下兩側(cè)后卷繞到芯體I上，注入電解液。由于正負(fù)極極耳(7和8)相對反向，卷繞后分別形成正負(fù)極極耳端，由正負(fù)極極耳端上的通孔(6和9)分別引出卷繞電池的正負(fù)極。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的卷繞式柔性釩電池的原理圖；
[0031 ]圖2是本發(fā)明的卷繞式柔性釩電池的截面圖；
[0032]其中，1-芯體，2-正極，3-離子交換膜，4-負(fù)極5-絕緣隔膜，
[0033]圖2中，2、正極，3、離子交換膜，4、負(fù)極，5、絕緣隔膜6、正極級耳通孔，7、正極極耳，
8、負(fù)極極耳，9、負(fù)極極耳通孔。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種卷繞式柔性釩電池，包括殼體、芯體、電解液、一體化柔性正負(fù)極電極、離子交換膜和絕緣隔膜，其特征在于，所述的一體化柔性正負(fù)極電極為石墨烯/金屬納米線/聚合物復(fù)合柔性電極或者碳纖維布/聚合物復(fù)合電極;所述的離子交換膜為磺化聚醚醚酮/氨基化石墨烯、聚苯并咪唑/氯化鋁或磺化聚醚砜/氯甲基化聚酰亞胺復(fù)合膜中的一種;所述的絕緣隔膜可以是聚丙烯膜、聚乙烯膜、超高分子量聚乙烯中一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式柔性釩電池，其特征在于，所述的殼體為塑料材料或金屬材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式柔性釩電池，其特征在于，所述的芯體為石墨棒、碳棒或?qū)щ娪袡C(jī)聚合物棒中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式柔性釩電池，其特征在于，所述的電解液分別封裝在一體化柔性正負(fù)極電極和絕緣隔膜之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式柔性釩電池，其特征在于，所述的石墨烯為氧化石墨稀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式柔性釩電池，其特征在于，所述的金屬納米線為銀納米線或銅納米線。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷繞式柔性釩電池，其特征在于，所述的聚合物為聚酯、聚丙烯腈、聚酰亞胺、超高分子量聚乙烯、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一種。8.—種根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷繞式柔性釩電池的制備方法，其制備方法包括如下步驟: 1)將上述的一體化柔性正負(fù)極電極沿一側(cè)設(shè)置有規(guī)則間隔的缺口耳邊； 2)將離子交換膜放置于兩個柔性正負(fù)極電極的中間，柔性負(fù)極電極一側(cè)緊貼一層絕緣隔膜； 3)將上述4層材料的另一側(cè)向該一側(cè)對折，密封后卷繞到芯體上形成卷繞式柔性釩電池。
【專利摘要】本發(fā)明涉及卷繞式柔性釩電池的制備方法，其特征在于該卷繞式柔性電池包括殼體、芯體、電解液、一體化柔性正負(fù)極電極、離子交換膜和絕緣隔膜。所述的一體化柔性正負(fù)極電極為石墨烯/金屬納米線/聚合物復(fù)合柔性電極或者碳纖維布/聚合物復(fù)合電極；所述的離子交換膜為磺化聚醚醚酮/氨基化石墨烯、聚苯并咪唑/氯化鋁或磺化聚醚砜/氯甲基化聚酰亞胺復(fù)合膜中的一種；所述的絕緣隔膜可以是聚丙烯膜、聚乙烯膜、超高分子量聚乙烯中一種。本發(fā)明根據(jù)儲能實(shí)際使用要求，用一體化柔性電極取代板框電池中的集流體和雙極板，制備結(jié)構(gòu)簡單的卷繞式柔性釩電池，減小了接觸電阻和占地面積，可節(jié)約成本，便于小型輕量化應(yīng)用。
【IPC分類】H01M4/86, H01M8/0202, H01M8/02, H01M2/16, H01M8/18
【公開號】CN105529486
【申請?zhí)枴緾N201510627104
【發(fā)明人】楊雷, 王麗華, 陳利民
【申請人】蘇州天駟翼雅能源科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年9月29日