[发明专利]一种钒电池用一体化电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钒电池制造领域，具体为一种钒电池用一体化电极及其制备方法。

背景技术

钒电池储能系统主要应用在电厂（电站）调峰以平衡负荷，大规模光电转换、风能发电的储能电源以及作为边缘地区储能系统，不间断电源或应急电源系统。是目前最有可能部分取代铅酸储能电池的理想储能电池。作为绿色储能技术的大功率钒电池的产业化，将推动带风能、太阳能等的大规模利用，使我国的可再生能源产业进入主导阶段，可以通过用电的“峰谷”调解，节约能源，保护环境，有利于资源的合理综合利用，增加效益。

钒电池要满足产业化要求，需要进一步降低电池成本、进一步提高电池可靠性，而核心问题就是降低电池电阻，提高电池功率。而双极板和电极材料之间的接触电阻占电池物理内阻30%以上，并且现有材料在电池装配过程需要很大紧压力导致充放电过程中极化电阻很大，所以钒电池能否产业化关键在于，降低双极板和电极材料之间的接触电阻，降低电池流液阻力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种钒电池用一体化电极及其制备方法，解决现有技术中双极板电阻率过高、双极板与电极接触电阻过大、电池流液阻力大以及难以大电流充放电、能量效率低等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种钒电池用一体化电极，该一体化电极包括高分子树脂粉末和电极，高分子树脂粉末填充于电极中，高分子树脂粉末体积占电极体积的30～70%。

本发明中，电极采用碳毡或石墨毡。

本发明中，碳毡或石墨毡的厚度为2～10mm，碳毡或石墨毡的体积密度为0.05～0.20g/cm³。

本发明中，高分子树脂粉末为耐酸性极强的热塑性塑料或者热固性塑料。

本发明中，高分子树脂粉末为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚醚醚酮中的一种或两种以上混合，粉末粒度为20μm～500μm，优选的粒度为50μm～100μm。

所述的钒电池用一体化电极的制备方法，采用易挥发溶剂为分散介质，将高分子树脂粉末和电极充分混合，然后抽滤，抽滤至无溶剂滴出；将混入树脂粉末的电极放入烘箱烘干，置于模具中热压成型，取出后放入溶剂中将表面树脂析出，再放入烘箱中烘干即为一体化电极。

本发明中，溶剂为甲苯、二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮、乙醚、氯仿或四氢呋喃。

所述的钒电池用一体化电极的制备方法，具体步骤如下：

1）将电极和高分子树脂粉末放入溶剂中浸泡，浸泡方法包括：超声波震荡、搅拌器搅拌或喷枪喷淋，时间0.5-10h，高分子树脂粉末填充于电极中充分混合后，放入烘箱中烘干；

2）将烘干后电极置于模具中，通过热压机热压，热压温度为100～300℃，热压时间为5～200min，热压压力为0.1～25MPa；

3）取出后放入溶剂中将表面树脂析出，再放入烘箱中烘干，即为一体化电极。

本发明中，烘箱温度为50～100℃，保温时间为10～600min。

本发明中，高分子树脂粉末与溶剂的质量比例为（1：2）～（1：20），优选的质量比例为（1：5）～（1：10）。

本发明中，优选地，热压温度150～250℃，热压时间为20～100min，热压压力为0.5～10MPa。

本发明的优点：

1、本发明根据钒电池工作要求，选取耐高温、耐腐蚀性好的高分子树脂和电极制备一体化电极，以电极中注入树脂粉末作为骨架材料，再将电极表面一层树脂析出，消除了之间的接触电阻，大大降低了电池电阻，提高了电池功率。其电阻率可以达到0.01～0.1Ω.cm，降低了电池物理电阻。

2、本发明的钒电池用一体化电极，由于电极与双极板为一体，装配过程不需要很大的压紧力，降低了电池流液阻力，从而大大降低了电池充放电过程中的极化电阻，提高了电池大电流充放电能力以及能量效率，提高了电池功率。本发明的一体化电极导电率高、与电极之间接触好，可降低钒电池电阻，提高钒电池功率，从而降低钒电池成本，并保证钒电池的可靠性。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明。

实施例1