CN103000905B - 一种钒电池用集流体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钒电池制造领域，具体为一种钒电池用集流体及其制备方法，解决现有技术中耐腐蚀性差，长时间使用表面生成氧化膜，并且容易与溶液反应造成电池溶液污染等问题。在金属板上镀一层防护镀层，在金属板的一侧包裹柔性石墨板和导电树脂板，在金属板的另一侧包裹纯树脂，放置模具中通过热压机粘接在一起，形成钒电池用集流体。本发明根据钒电池工作要求，金属板表面要求镀一层防护镀层；并且选取耐高温、耐腐蚀性好的高分子树脂和导电剂制备高导电率、高强度、耐腐蚀的导电树脂板。本发明的集流体避免了直接与溶液接触发生化学反应，并且金属板镀一层防护镀层防止因表面氧化造成电池性能衰减，安装简便并且提高了钒电池的可靠性及使用寿命。
Description
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集流体及其制备方法。
背景技术
钒电池，全称为全钒离子氧化还原液流电池，是一种新型绿色环保电池。集流体是全钒液流电池的关键部件之一，起着导通电池外电路的作用，要求其具备良好的导电性、高机械强度、耐化学氧化和电化学腐蚀性能。目前，钒电池用的集流体耐腐蚀性差，长时间使用极易生成氧化膜，并且容易与溶液反应造成电池溶液污染，导致性能下降，不能满足钒电池商业化、规模化要求。
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集流体及其制备方法，解决现有技术中耐腐蚀性差，长时间使用生成氧化膜，并且容易与溶液反应造成电池溶液污染等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种钒电池用集流体，包括纯树脂、金属板、柔性石墨板和导电树脂板，在金属板上镀一层防护镀层，在金属板的一侧包裹柔性石墨板和导电树脂板，在金属板的另一侧包裹纯树脂，形成钒电池用集流体。
所述的钒电池用集流体，纯树脂、金属板、柔性石墨板和导电树脂板通过压机热压在一起。
所述的钒电池用集流体，纯树脂在最底层，纯树脂的厚度为0.3-3mm；金属板在纯树脂的上面，金属板的厚度为2-4mm；柔性石墨板在金属板的另一个面上，导电树脂板在柔性石墨板的上面，导电树脂板的厚度为0.3-5mm。
所述的钒电池用集流体，金属板为铜或者铁或者锌或者钛。
所述的钒电池用集流体，金属板上镀一层锡或者银，镀层的厚度为10-1000μm。
所述的钒电池用集流体，柔性石墨板的厚度为0.15-1.5mm，密度0.7-1.5g/cm3。
所述的钒电池用集流体，导电树脂板为耐高温、耐腐蚀性好的导电塑料板或者导电橡胶板。
所述的钒电池用集流体，纯树脂为耐酸性极强的热塑性塑料或者热固性塑料或者橡胶。
所述的钒电池用集流体，纯树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁腈橡胶、氟橡胶中的一种或一种以上混合。
所述的钒电池用集流体的制备方法，具体步骤如下：
1）将金属板放置在碱性液中清洗后再放入镀液中进行表面处理，处理时间按厚度要求进行控制；
2）将纯树脂放入模具中，再放入金属板、柔性石墨板和导电树脂板热压后制成集流体；
热压温度为100～300℃，热压时间为5～200min，热压压力为1～25MPa。
本发明的优点：
本发明是将金属板放置在碱性液中清洗后，再放入镀液中进行表面处理，然后将纯树脂放入模具中，再放入镀层后的金属板、柔性石墨板和导电树脂板热压后制成集流体；本发明根据钒电池工作要求，金属板表面要求镀一层防护镀层；并且选取耐高温、耐腐蚀性好的高分子树脂和导电剂制备高导电率、高强度、耐腐蚀的导电树脂板；本发明将金属板完全包裹避免其直接与溶液接触发生化学反应，并且在金属板上镀一层防护镀层，消除了因表面氧化造成电池性能的衰减，提高了集流体的使用寿命，同时也提高了钒电池的可靠性。
附图说明
图1、图2为钒电池用集流体的结构示意图。其中，图1为主视图；图2为立体图。
图中，1纯树脂；2金属板；3柔性石墨板；4导电树脂板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步详述。
如图1所示，本发明钒电池用集流体包括纯树脂1、金属板2、柔性石墨板3和导电树脂板4，在金属板2上镀一层防护镀层，在金属板2的一侧包裹柔性石墨板3和导电树脂板4，在金属板2的另一侧包裹纯树脂1，纯树脂1、金属板2、柔性石墨板3和导电树脂板4通过热压在一起，制成钒电池用集流体。所述纯树脂1在最底层，纯树脂的厚度为0.3-3mm；金属板2在纯树脂1的上面，金属板的厚度为2-4mm；柔性石墨板3在金属板2的另一个面上，导电树脂板4在柔性石墨板3的上面，导电树脂板的厚度为0.3-5mm。
纯树脂1为耐酸性极强的热塑性塑料或者热固性塑料或者橡胶等，如：聚乙烯树脂（PE）、聚丙烯树脂（PP）、聚氯乙烯树脂（PVC）、丙烯酸树脂粉末（PA，尼龙）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶(FPM)中的一种或一种以上混合；金属板2为铜或者铁或者锌或者钛；柔性石墨板3的厚度为0.15-1.5mm；密度0.7-1.5g/cm3，具有高热稳定性、耐高低温、耐腐蚀。导电树脂板4为耐高温、耐腐蚀性好的导电塑料板或者导电橡胶板。
所述钒电池用集流体的制备方法，具体步骤如下：
1）将金属板放置在碱性液中清洗后，再放入镀液中进行表面处理，金属板上镀的防护镀层为锡或者银，处理时间按厚度要求进行控制，镀层的厚度为10-1000μm；
2）将纯树脂放入模具中，再放入金属板、柔性石墨板和导电树脂板热压后制成集流体；
热压温度为100～300℃，热压时间为5～200min，热压压力为1～25MPa。
实施例1
取厚度为2mm铜板，放置在碱性液中除油，再放入镀液中进行表面镀锡，镀层厚度为10μm。将聚乙烯树脂（PE）放入模具最底层，厚度控制为1mm，再放入镀锡后铜板，其上放置1mm厚的柔性石墨板，再在柔性石墨板上放置3mm的导电塑料板进行热压，热压温度为190℃，热压时间为30min，压力为3MPa，得到一种钒电池用集流体。
实施例2
取厚度为3mm钛板，放置在碱性液中除油，再放入镀液中进行表面镀银，镀层厚度为60μm。将聚丙烯树脂（PP）放入模具最底层，厚度控制为2mm，再放入镀银后钛板，其上放置1.5mm厚的柔性石墨板，再在柔性石墨板上放置4mm的导电塑料板进行热压，热压温度为200℃，热压时间为50min，压力为10MPa，得到一种钒电池用集流体。
实施例3
取厚度为4mm铁板，放置在碱性液中除油，再放入镀液中进行表面镀银，镀层厚度为50μm。将丙烯酸树脂粉末（PA，尼龙）放入模具最底层，厚度控制为3mm，再放入镀银后铁板，其上放置0.5mm厚的柔性石墨板，再在柔性石墨板上放置1mm的导电塑料板进行热压，热压温度为150℃，热压时间为20min，压力为15MPa，得到一种钒电池用集流体。
结果表明，本发明根据钒电池工作要求，以纯树脂1、金属板2、柔性石墨板3，导电树脂板4通过压机热压在一起，制成钒电池用集流体。将金属板完全包裹避免其直接与溶液接触发生化学反应，并且在金属板上电镀一层防护镀层消除了因表面氧化造成电池性能的衰减，提高了集流体的使用寿命，同时也提高了钒电池的可靠性。
Claims (4)
1.一种钒电池用集流体，其特征在于：包括纯树脂、金属板、柔性石墨板和导电树脂板，在金属板上镀一层防护镀层，在金属板的一侧包裹柔性石墨板和导电树脂板，在金属板的另一侧包裹纯树脂，形成钒电池用集流体；
纯树脂、金属板、柔性石墨板和导电树脂板通过压机热压在一起，具体步骤如下：
1）将金属板放置在碱性液中清洗后再放入镀液中进行表面处理，处理时间按厚度要求进行控制；
2）将纯树脂放入模具中，再放入金属板、柔性石墨板和导电树脂板热压后制成集流体；
热压温度为100～300℃，热压时间为5～200min，热压压力为1～25MPa；
纯树脂在最底层，纯树脂的厚度为0.3-3mm；金属板在纯树脂的上面，金属板的厚度为2-4mm；柔性石墨板在金属板的另一个面上，导电树脂板在柔性石墨板的上面，导电树脂板的厚度为0.3-5mm；
金属板为铜或者铁或者锌或者钛，金属板上镀一层锡或者银，镀层的厚度为10-1000μm；导电树脂板为耐高温、耐腐蚀性好的导电塑料板。
2.按照权利要求1所述的钒电池用集流体，其特征在于：柔性石墨板的厚度为0.15-1.5mm，密度0.7-1.5g/ cm3。
3.按照权利要求1所述的钒电池用集流体，其特征在于：纯树脂为耐酸性极强的热塑性塑料或者热固性塑料或者橡胶。
4.按照权利要求1所述的钒电池用集流体，其特征在于：纯树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂粉末、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁腈橡胶、氟橡胶中的一种或两种以上混合。
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