[发明专利]复合双极板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极板的制备方法，尤其涉及一种全钒液流电池用复合双极板的制备。 

背景技术

全钒氧化还原液流电池(VFB)是一种新兴的大型储能系统，也是一种高效、环保及大容量可深度充放电的储能电池。VFB不仅可以作为太阳能、风能等可再生能源的发电系统配套储能设备，而且可以作为电网的调峰装置，提高输电质量，保障电网安全。VFB将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，正极活性物质为V⁺⁴/V⁺⁵电对，负极活性物质为V⁺²/V⁺³，电对分别储存在各自的电解液储罐中，通过外接泵把电解液泵入电池堆体内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用离子交换膜作为电池组的隔膜，电解液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双极板收集和传导电流，使储存在电解液中的化学能转换成电能。这个可逆的反应过程使VFB可完成充电、放电和再充电。 

导电双极板作为VFB的主要部件之一，具有收集电化学反应所产生的电流以及分隔正负极电解液的作用。VFB中，电解液通常为钒离子的硫酸溶液，具有很强的腐蚀性；同时，V⁵⁺具有较强的氧化性，因此，双极板除需具有良好的导电性之外，还必须具有足够强的耐化学和电化学腐蚀性。复合双极板是一种由导电碳材料作为导电填料以及高分子材料作为基体的双极板。复合双极板比金属双极板的耐腐蚀性好，与纯石墨双极板相比，复合双极板制备工艺简单，成本较低，高分子材料的加入可以帮助导电填料形成导电网络骨架，并提高双极板的抗压、抗弯能力和耐腐蚀性能。 

然而，现有技术中的复合双极板中的碳材料的分散性较差，而且碳材料与高分子材料之间的结合价差，从而VFB在电化学反应过程中产生的活性氧原子易于侵蚀碳材料，从而造成碳材料的流失，进而降低了VFB的双极 板的导电性能以及耐腐蚀性能。 

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种导电性且耐腐蚀性均良好的复合双极板。 

一种复合双极板的制备方法，包括以下步骤：提供基体聚合物、导电填料以及相容剂，所述相容剂同时具有无机基团以及有机基团；混合该基体聚合物、导电填料以及相容剂形成一混合物，以及以该混合物为原料成型形成所述复合双极板。 

与现有技术相比较，本发明实施例利用同时具有所述无机基团和有机基团的相容剂来与基体聚合物以及导电填料混合来制备所述复合双极板，有效地提高了所述导电填料与所述基体聚合物的相容性，从而提高了所述导电填料在所述基体聚合物中的分散性以及与所述基体聚合物之间的结合力，进而提高了该复合双极板的导电性能、耐腐蚀性能以及拉伸、冲击强度等机械性能。 

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例的复合双极板的制备方法。 

本发明实施例提供一种复合双极板的制备方法，包括以下步骤： 

S1，提供基体聚合物、导电填料以及相容剂，所述相容剂同时具有无机基团以及有机基团； 

S2，混合该基体聚合物、导电填料以及相容剂形成一混合物，以及 

S3，以该混合物为原料成型形成所述复合双极板。 

在上述步骤S1中，所述基体聚合物的作用是作为所述导电填料的承载基体。优选地，所述基体聚合物为热塑性树脂，所述基体聚合物可以为但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的一种或几种。 

所述导电填料为无机导电填料，优选地为碳材料，该导电填料可以但不限于石墨、碳黑、中间相炭微球、碳纤维、碳纳米管及石墨烯中的一种或几种。 

所述相容剂同时具有无机基团以及有机基团，从而可有效地改善无机的 所述导电填料和有机的基体聚合物之间界面性能来提高相容性或所述导电填料在该基体聚合物中的分散性。此外还可有效地提高所述导电填料与所述基体聚合物之间的结合力。所述相容剂可以为马来酸酐接枝聚合物。优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚合物。该马来酸酐接枝聚合物具有较强极性反应性基团，能大大提高基础聚合物与无机导电材料之间的相容性和导电填料的分散性，并且可以减少由于在电化学反应过程中产生的活性氧原子侵蚀碳材料，从而可提高后续形成的复合双极板的机械强度、拉伸强度和抗冲击强度。此外，在实现所述导电填料高填充量的同时，使所述混合物具有良好的加工流变性，从而达到提高复合双极板的导电性、耐腐蚀性和机械强度的目的。