一種全釩液流電池用三合一復合電極及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電池設計領域，涉及一種液流電池用電極，尤其涉及一種全釩液流電池用三合一復合電極及其制備方法。
【背景技術】
[0002]釩液流電池的雙極板材料包括:耐蝕金屬類、碳素類和導電塑料類。耐蝕金屬類成本昂貴，暫不能具備大規模應用的前景。碳素類雙極板(如石墨、玻碳等)，在電堆運行過程中易被腐蝕，難以保證使用壽命。而導電塑料類雙極板則是以高分子樹脂(如pp，PE等)和導電填料(如導電炭黑等)為原料，以注塑或模壓工藝成型。
[0003]石墨板和導電塑料相同之處是，這兩種材料都含有石墨粉材料和高分子材料，不同的是:第一，導電塑料的導電性比石墨板差不少；第二，導電塑料是柔軟可彎曲的材料，但是石墨板可彎曲度很小，甚至基本不能彎曲；第三，導電塑料的尺寸可能會比石墨板大很多，這樣在做大尺寸電堆的時候，導電塑料會有一定優勢；第四，價格上導電塑料相對便宜一些，尤其是大尺寸產品，石墨板會非常昂貴。
[0004]目前常用的雙極板是石墨板(石墨含量大于90%左右)和導電塑料(石墨含量小于60%左右)，只有少數公司在試用三合一復合電極。為了降低電極和集流板之間的接觸電阻，并保證液流傳質等，一體化電極的設計成為一個研究熱點。
[0005]所謂三合一復合電極，就是采用適當方式將石墨氈電極結合在具有良好導電性的集流雙極板上成為一個整體電極的操作。比如:在石墨氈和柔性石墨板間加入一層碳素復合薄層，然后將三者熱壓在一起組成一體化電極。
[0006]但現有技術制備得到復合導電電極，由于原料配比和成型工藝等問題，導致復合導電電極的導電性能差、機械性能差、不利于應用過程中全釩液流電池的組裝和密封。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明提供了一種全釩液流電池用三合一復合電極。
[0008]為達到上述目的，具體技術方案如下:
[0009]—方面，提供了一種全釩液流電池用三合一復合電極，包括導電塑料板和兩個石墨氈，所述導電塑料板由塑料板和導電材料通過熱壓成型，所述兩個石墨氈分別設于所述導電塑料板的兩個相對的側面上，所述兩個石墨氈與導電塑料板之間通過熱壓成型。
[0010]優選的，所述兩個石墨氈的平行于所述導電塑料板的側面的截面面積均小于所述導電塑料板的側面的面積。
[0011]優選的，所述導電塑料板的厚度為I?15mm。
[0012]優選的，所述石墨租的厚度為3?20mm。
[0013]另一方面，提供了一種如上所述的全釩液流電池用三合一復合電極的制備方法，包括以下步驟:
[0014]步驟I，制備導電塑料板；
[0015]步驟2，將兩個石墨氈分別置于導電塑料板的上、下兩個側面上，在50?300°C，5?15MPa下，通過熱壓制成為一體。
[0016]優選的，所述步驟I中包括:
[0017]步驟1.1，制備塑料板；
[0018]步驟1.2，將成型后的塑料板和粘結劑覆在經預處理的導電材料上，裝入模具，在50?300°C，2?30MPa下，通過熱壓成型，得到導電塑料板。
[0019]優選的，所述步驟1.1中包括稱量5?50%質量比的塑料顆粒裝入模具，在50?300°C，5?15MPa下，熱熔成型，得到塑料板。
[0020]優選的，所述步驟1.1中的塑料顆粒為PP塑料顆粒、PVC塑料顆粒、PE塑料顆粒或PS塑料顆粒中的一種或幾種。
[0021]優選的，所述步驟1.2中的導電材料為石墨粉、碳氈、石墨氈或導電炭黑中的一種或幾種。
[0022]優選的，所述步驟1.2中的粘結劑為氰基丙烯酸酯、熱塑性丙烯酸樹脂、氰基丙烯酸酯或環氧樹脂中的一種或幾種。
[0023]相對于現有技術，本發明的技術方案與傳統的導電塑料板相比，具有導電塑料板的尺寸結構，可以根據具體應用需求做調整，其機械性能好、導電性能好，便于后期單電池組裝、密封和測試；不同的電池尺寸需求都能夠滿足，解決了單電池組裝工藝復雜，不易密封等問題；同時，通過成型模具的設計，避免了成型后加工，利于工業化生產，具有以下優占.V.
[0024]1，與傳統的導電塑料板相比，具有導電塑料板的尺寸結構可以根據具體應用需求做調整；
[0025]2，電導率高，1-10 Ω范圍內；
[0026]3，機械性能好，結構致密。
【附圖說明】
[0027]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0028]圖1是本發明實施例的導電塑料板的制備示意圖；
[0029]圖2是本發明實施例的三合一復合電極的制備示意圖；
[0030]圖3是本發明實施例1的三合一復合電極的微觀結構不意圖；
[0031]圖4是本發明實施例2的三合一復合電極的微觀結構不意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0034]以下將結合附圖對本發明的實施例做具體闡釋。
[0035]如圖1至圖2中所示的本發明的實施例的一種全釩液流電池用三合一復合電極及其制備方法，包括:
[0036]步驟I，導電塑料板研制:
[0037]步驟1.1，塑料板成型
[0038]稱量5?50%質量比的塑料顆粒裝入模具，將模具放入熱壓機中，50?300°C，5?15MPa，熱熔成型，得到均勻塑料板；
[0039]塑料顆粒以下為PP塑料顆粒、PVC塑料顆粒、PE塑料顆粒或PS塑料顆粒中的一種或幾種，采用一種或幾種塑料顆粒通過任意比混合而成的塑料顆粒混合物。
[0040]步驟1.2，導電塑料板成型
[0041]將成型后的塑