CN102610832B - 一种全钒液流电池用电极板的制作方法 - Google Patents

一种全钒液流电池用电极板的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种全钒液流电池用电极板的制作方法，将硬质炭黑分别通过石墨化制成石墨粉和活性处理制成活性炭黑粉；所述的石墨粉，活性炭黑粉与多壁纳米管，聚四氟乙烯均匀混合后与铜网一起压制成电极板；所述的电极板经酸处理，热处理达到钒电池用电极板的要求。与现有技术相比，本发明提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，既满足了钒电池电极板耐酸、耐氧化性、无渗液的要求，又增加了电极板的强度、比表面积、导电性，并降低了电阻率，不仅工艺简单，而且加工成本低。

Description

一种全钒液流电池用电极板的制作方法
技术领域
本发明涉及电池生产领域，确切地说是指一种全钒液流电池用电极板的制作方法。
背景技术
全钒液流电池以其低成本、长的循环寿命、深度放电、安全、环保和容量大小可以根据用户需要来调节等优势，目前已经成为一种最有效的储能选择方式之一。
钒电池电极有炭素电极、金属电极和复合电极等类型，其中炭素类电极由于其良好的抗腐蚀和电化学稳定性，一直是研究的热点。钒电池电极作为钒电池最重要的部件之一，如何得到稳定性好、电阻率低、电化学活性好的电极，包括成本和加工工艺等，已经成为了钒电池系统研究和发展的关键方面。目前，为了得到具有电阻率低、充放电性能好、电压效率和电流效率高的钒电池用电极，长期以来都需要对生产的石墨电极板进行热处理、酸处理和电化学处理等表面改性处理，不仅工艺复杂，而且加工成本高、安装困难及渗液。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种全钒液流电池用电极板的制作方法，既满足了钒电池电极板耐酸、耐氧化性、无渗液的要求，又增加了电极板的强度、比表面积、导电性，并降低了电阻率，不仅工艺简单，而且加工成本低。
为了解决以上的技术问题，本发明提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，包括以下步骤：
(1)将硬质炭黑放在充满氩气保护气体的环境中，在2500℃-3000℃高温下恒温60min-70min后石墨化；
(2)将已经石墨化的炭黑磨成120目以下的粉状；
(3)将炭黑粉在氮气中加热到800-950℃，在活化剂水蒸气下活化5-10分钟；
(4)将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯按照质量比2-5∶11-14∶3-4∶2-3的比例加入，混合均匀，形成混合物；
(5)用12MPa-25MPa的压力将混合物与铜网压制成钒电池用电极板，然后在60℃-120℃的真空条件下烘干；
(6)将烘干的电极板放在浓硫酸中处理8h-12h后用去离子水洗净，其中：钒电池的负极电极板在烘干后作即可；钒电池正极电极板需烘干再后放到马弗炉中，在温度为180℃-300℃下烘烤1.5-4h后才行。
优选地，步骤(1)中，升温时：室温-1300℃段按照350-400℃/h升温；1300-2000℃段按照100-150℃/h升温；2000℃-最高温段按照400-500℃/h升温，然后保温1-1.5个小时。
优选地，步骤(2)中将已经石墨化的炭黑磨成100目以下的粉状。
优选地，步骤(4)中将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯通过电磁搅拌器混合均匀。
优选地，步骤(5)中将混合物加热到330-350℃，待聚四氟乙烯融化后用14MPa-18MPa的压力压将混合物和铜网压制成钒电池用电极板，在真空条件70℃烘干。
优选地，步骤(6)中浓硫酸的质量分数为70％-98％。
优选地，步骤(6)中将烘干的电极板放在浓硫酸中处理10h后用去离子水洗净。
优选地，步骤(6)中钒电池正极电极板需烘干后再放到马弗炉中活化，在温度为250℃下烘烤2-3h后才行。
与现有技术相比，本发明提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，将硬质炭黑分别通过石墨化制成石墨粉和活性处理制成活性炭黑粉；所述的石墨粉，活性炭黑粉与多壁纳米管，聚四氟乙烯均匀混合后与铜网一起压制成电极板；所述的电极板经酸处理，热处理达到钒电池用电极板的要求。与现有技术相比，本发明提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，既满足了钒电池电极板耐酸、耐氧化性、无渗液的要求，又增加了电极板的强度、比表面积、导电性，并降低了电阻率，不仅工艺简单，而且加工成本低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的全钒液流电池用电极板的制作方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。
请参见图1，该图为本发明提供的全钒液流电池用电极板的制作方法的工艺流程图。
实施例1
本实施例提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，包括以下步骤：
(1)将硬质炭黑放在充满氩气保护气体的环境中，在2500℃高温下恒温60min后石墨化，石墨化是把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温，使六角碳原子平面网络从二维空间的无序重叠变为三维空间的有序重叠具有石墨结构的高温热热处理过程，把炭黑通过高温加工成石墨；
(2)将已经石墨化的炭黑磨成120目以下的粉状，在后面步骤中可以使石墨粉与多壁碳纳米管更加充分混合均匀；
(3)将炭黑粉在氮气中加热到800℃，在活化剂水蒸气下活化5分钟；
(4)将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯按照质量比2∶11∶3∶2的比例加入，通过电磁搅拌器混合均匀，形成混合物；通过在硬质炭黑里添加适量的具有电导率高、机械性能好、弯曲强度高、电化学稳定、高比表面积的多壁碳纳米管可以制取具有电阻率低、充放电性能好、电压效率和电流效率高的钒电池用电极；
(5)将混合物加热到330℃，待聚四氟乙烯融化后，将混合物用20MPa的压力压到铜网上制成钒电池用电极板，在真空条件80℃烘干；在20MPa的压力压到铜网上制成钒电池用电极板是为了得到致密的钒电池电极板，防止漏液；在真空条件80℃烘干防止氧化、防止裂纹的产生；
(6)将烘干的电极板放在质量分数为70％的浓硫酸中处理12h后用去离子水洗净，可以提高其电化学活性；其中：钒电池的负极电极板在烘干后作即可；钒电池正极电极板需烘干再后放到马弗炉中，在温度为180℃下烘烤4h后才行。
在对石墨毡进行热处理时，温度过低，达不到处理的要求，含活性键C-O和C＝O的活性比表面积低，电化学活性低；温度过高，则失重严重，造成纤维被过分氧化，断裂过多，石墨毡的机械强度下降，影响使用寿命。
优选地，步骤(1)中，升温时：室温-1300℃段按照350-400℃/h升温；1300-2000℃段按照100-150℃/h升温；2000-最高温按照400-500℃/h升温，然后保温1个小时。
实施例2
本实施例提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，包括以下步骤：
(1)将硬质炭黑放在充满氩气保护气体的环境中，在3000℃高温下恒温70min后石墨化，石墨化是把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温，使六角碳原子平面网络从二维空间的无序重叠变为三维空间的有序重叠具有石墨结构的高温热热处理过程，把炭黑通过高温加工成石墨。
(2)将已经石墨化的炭黑磨成100目以下的粉状，在后面步骤中可以使石墨粉与多壁碳纳米管更加充分混合均匀；
(3)将炭黑粉在氮气中加热到800℃，在活化剂水蒸气下活化10分钟；
(4)将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯按照质量比5∶14∶4∶2的比例加入，通过电磁搅拌器混合均匀，形成混合物；通过在硬质炭黑里添加适量的具有电导率高、机械性能好、弯曲强度高、电化学稳定、高比表面积的多壁碳纳米管可以制取具有电阻率低、充放电性能好、电压效率和电流效率高的钒电池用电极；
(5)将混合物加热到350℃，待聚四氟乙烯融化后，将混合物用12MPa的压力压到铜网上制成钒电池用电极板，在真空条件60℃烘干；在12MPa的压力压到铜网上制成钒电池用电极板是为了得到致密的钒电池电极板，防止漏液；在真空条件60℃烘干防止氧化、防止裂纹的产生；
(6)将烘干的电极板放在质量分数为98％的浓硫酸中处理8h后用去离子水洗净，可以提高其电化学活性；其中：钒电池的负极电极板在烘干后作即可；钒电池正极电极板需烘干再后放到马弗炉中，在温度为300℃下烘烤1.5后才行。
在对石墨毡进行热处理时，温度过低，达不到处理的要求，含活性键C-O和C＝O的活性比表面积低，电化学活性低；温度过高，则失重严重，造成纤维被过分氧化，断裂过多，石墨毡的机械强度下降，影响使用寿命。
优选地，步骤(1)中，升温时：室温-1300℃段按照350-400℃/h升温；1300-2000℃段按照100-150℃/h升温；2000-最高段按照400-500℃/h升温，然后保温1个小时。
实施例3
本实施例提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，包括以下步骤：
(1)将硬质炭黑放在充满氩气保护气体的环境中，在2800℃高温下恒温65min后石墨化，石墨化是把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温，使六角碳原子平面网络从二维空间的无序重叠变为三维空间的有序重叠具有石墨结构的高温热热处理过程，把炭黑通过高温加工成石墨。
(2)将已经石墨化的炭黑磨成80目以下的粉状，在后面步骤中可以使石墨粉与多壁碳纳米管更加充分混合均匀；
(3)将炭黑粉在氮气中加热到900℃，在活化剂水蒸气下活化8分钟；
(4)将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯按照质量比3∶12∶3.5∶2.5的比例加入，通过电磁搅拌器混合均匀，形成混合物；通过在硬质炭黑里添加适量的具有电导率高、机械性能好、弯曲强度高、电化学稳定、高比表面积的多壁碳纳米管可以制取具有电阻率低、充放电性能好、电压效率和电流效率高的钒电池用电极；
(5)将混合物加热到340℃，待聚四氟乙烯融化后，将混合物用15MPa的压力压到铜网上制成钒电池用电极板，在真空条件70℃烘干；在15MPa的压力压到铜网上制成钒电池用电极板是为了得到致密的钒电池电极板，防止漏液；在真空条件70℃烘干防止氧化、防止裂纹的产生；
(6)将烘干的电极板放在质量分数为80％的浓硫酸中处理10h后用去离子水洗净，可以提高其电化学活性；其中：钒电池的负极电极板在烘干后作即可；钒电池正极电极板需烘干再后放到马弗炉中，在温度为250℃下烘烤2.5h后才行。
在对石墨毡进行热处理时，温度过低，达不到处理的要求，含活性键C-O和C＝O的活性比表面积低，电化学活性低；温度过高，则失重严重，造成纤维被过分氧化，断裂过多，石墨毡的机械强度下降，影响使用寿命。
优选地，步骤(1)中，升温时：室温-1300℃段按照350-400℃/h升温；130-02000℃段按照100-150℃/h升温；2000-最高段按照400-500℃/h升温，然后保温1个小时。
与现有技术相比，本发明提供的全钒液流电池用电极板的制作方法，不仅工艺简单，而且加工成本低，可以得到具有电阻率低、充放电性能好、电压效率和电流效率高的钒电池用电极。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硬质炭黑放在充满氩气保护气体的环境中，在2500℃～3000℃高温下恒温60min～70min后石墨化；
(2)将已经石墨化的炭黑磨成120目以下的粉状；
(3)将炭黑粉在氮气中加热到800～950℃，在活化剂水蒸气下活化5～10分钟；
(4)将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯按照质量比2～5：11～14：3～4：2～3的比例加入，混合均匀，形成混合物；
(5)将混合物加热到330-350℃，待四氟乙烯融化后，用12MPa～25MPa的压力将混合物与铜网压制成钒电池用电极板，然后在60℃～120℃的真空条件下烘干；
(6)将烘干的电极板放在浓硫酸中处理8h～12h后用去离子水洗净，在烘干后制成钒电池的负极电极板；将烘干的电极板放在浓硫酸中处理8h～12h后用去离子水洗净，烘干后再放到马弗炉中，在温度为180℃～300℃下烘烤1.5～4h后制成钒电池正极电极板。
2.根据权利要求1所述的全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，步骤(1)中，升温时：室温～1300℃段按照350～400℃/h升温；1300～2000℃段按照100～150℃/h升温；2000℃～最高温段按照400～500℃/h升温，然后保温60min～70min。
3.根据权利要求1所述的全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，步骤(4)中将石墨粉、活化炭黑粉、多壁碳纳米管、聚四氟乙烯通过电磁搅拌器混合均匀。
4.根据权利要求1所述的全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，步骤(5)中将混合物加热到330～350℃，待聚四氟乙烯融化后用14MPa～18MPa的压力将混合物和铜网压制成钒电池用电极板，在真空条件70℃烘干。
5.根据权利要求1所述的全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，步骤(6)中浓硫酸的质量分数为70％～98％。
6.根据权利要求1所述的全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，步骤(6)中将烘干的电极板放在浓硫酸中处理10h后用去离子水洗净。
7.根据权利要求1所述的全钒液流电池用电极板的制作方法，其特征在于，步骤(6)中，钒电池正极电极板需烘干后再次放到马弗炉中活化，在温度为250℃下烘烤2～3h后才行。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103268945B (zh) * 2013-07-02 2015-09-02 成都赢创科技有限公司 一种液流电池用双极性电极及其制造工艺
DK179150B1 (en) * 2016-10-19 2017-12-11 Serenergy As A fuel cell stack and its method of production, a separator plate in particular a bipolar plate, for a fuel cell and its production
CN110854401B (zh) * 2018-08-21 2022-08-19 北京普能世纪科技有限公司 一体化集流板、其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335349A (zh) * 2008-08-06 2008-12-31 攀钢集团研究院有限公司 全钒氧化还原液流电池用复合电极及其制备方法
CN101651201A (zh) * 2009-08-19 2010-02-17 湖南维邦新能源有限公司 一种电极材料及包含其的全钒液流电池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085021A (ja) * 1999-09-10 2001-03-30 Toyobo Co Ltd 炭素電極材集合体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335349A (zh) * 2008-08-06 2008-12-31 攀钢集团研究院有限公司 全钒氧化还原液流电池用复合电极及其制备方法
CN101651201A (zh) * 2009-08-19 2010-02-17 湖南维邦新能源有限公司 一种电极材料及包含其的全钒液流电池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2001-85021A 2001.03.30 *

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