[发明专利]一种全钒液流电池用热固性树脂基复合型双极板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全钒液流电池用热固性树脂基复合型双极板及其制备方法，包括：步骤一：将热固性树脂以及混合固化剂溶解于有机溶剂中，再加入导电填料，混合后，得到预制共混料；步骤二：将所述预制共混料倒入模具A内；步骤三：将模具A置于硫化机中，初次固化后，将模具降温至60℃以下，得到导电塑料板；步骤四：将碳毡分别置于所述导电塑料板的上方和下方，并共同放入模具B内；步骤五：将模具B置于硫化机中，二次固化后，将模具降温至60℃以下，得到所述复合型双极板，该复合型双极板兼具热固性树脂基导电塑料板的高导电性和不同导电材料之间的低接触电阻。

技术领域

本发明涉及液流电池领域，特别涉及一种全钒液流电池用热固性树脂基复合型双极板及其制备方法。

背景技术

全钒液流电池作为一种理想的清洁安全绿色电池，近年来在储能领域得到越来越多的应用，与其他电池相比全钒液流电池有着以下优点：寿命长、浓差极化小、灵活性好、可深度放电、交叉污染小、稳定性好等，因此，其作为一种大规模的蓄电储能设备，在新能源发电和电网调峰等方面有着广泛地应用。

双极板和电极分别是全钒液流电池最重要的组件之一。其中双极板在电堆中主要起到传导电子、隔离正负极钒离子电解液的作用，因此除了要求双极板具有耐强酸腐蚀性、较高的撕裂强度、剪切强度和抗蠕变性能外还要求有较低的体积电阻率，目前市场上主流的双极板材料通常为导电塑料板、高纯石墨板以及柔性石墨板等。而电极是钒电池发生电化学反应的载体，电极本身并不参与反应，而是电解液中的活性物质发生电化学反应的场所。因此要求电极材料具有良好的耐酸、耐腐蚀性能、优良的电催化活性、高的比表面积和高的导电性等特点，目前电极材料主要是碳材料电极，如碳毡和石墨毡等。液流电池组的充放电性能如：充放电压区间范围、能量效率、电解液利用率都与电池组的内阻大小密切相关，而双极板与电极组成的集合体的导电性能是影响整个液流电池组内阻的关键因素之一，如何提高该性能一直是业界高度关注的热点问题。

双极板与电极集合体的导电性能不仅取决于双极板和电极自身的体积电阻，两者之间的接触电阻也会产生较大影响。目前常用的解决办法有：(1)在两者之间增加一层石墨纸，以减小接触电阻，但由于石墨纸的机械强度较差，长期使用时电池的稳定性难以保证。(2)将双极板和电极合二为一，做成复合双极板，即将作为电极的碳毡与双极板采用物理或者化学的方法结合在一起，从而永久性降低两者之间的接触电阻，以及减轻电解液流动对碳毡电极与双极板之间接触的影响。后者是目前比较理想的解决双极板和碳毡电极接触电阻问题的方法。

目前已公布的一些专利主要介绍了采用热塑性的导电塑料板通过热压的方式将碳毡表面层压入导电塑料板表层，从而实现双面带有碳毡电极材料的复合型双极板的制备。例如，中国专利(公开号：CN101335349B)公开了专利《全钒氧化还原液流电池用复合电极及其制备方法》，提供了一种制备复合电极的方法，即将导电填料加入到热塑性聚合物中制备得到导电塑料板，导电塑料板与石墨毡热压复合，使石墨毡中的部分导电碳纤维嵌入导电板表面，形成互穿的导电网络，提高了导体整体的导电性能，体积电阻率可以达到0.1Ω·cm。

中国专利(公开号：CN103367761A)公开了专利《复合导电电极及其制造方法》，提供了一种复合导电电极制造方法，采用碳毡作为导电基体，用导电树脂作为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性。该专利涉及两种复合双极板制备方法，其结构有所不同。第一种是采用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性材料制成导电塑料板后，再通过热压的方式将碳毡从上下两面压入导电塑料板或导电塑料板与碳毡结合体的内部，制得复合导电电极。第二种是采用环氧树脂浇铸到碳毡上，固化后得到的复合导电电极，但该电极上下两面没有裸露的碳毡电极材料，这是两者的重要区别特征。