一种钒电池用导电塑料双极板的制备方法

摘要

本发明涉及钒电池制造领域，具体为一种钒电池用导电塑料双极板的制备方法，解决现有技术中物料混炼均匀程度难以保证等问题。将导电塑料原料在高混机中混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出成型，并在塑料板表面喷涂导电剂即制得导电塑料双极板。本发明根据钒电池工作要求，选取耐高温、耐腐蚀性好的高分子树脂和导电剂，用双螺杆挤出机挤出并采取表面喷碳技术制备高导电率、高强度、耐腐蚀的导电塑料双极板；其电阻率可以达到0.1-0.3Ω.cm，达到钒电池的使用要求。本发明的双极板导电率高并且比表面积大、与电极之间接触好，可降低钒电池电阻，提高钒电池性能，从而可降低钒电池成本，并保证在电池中稳定运行。

主权项

一种钒电池用导电塑料双极板的制备方法，其特征在于：将导电塑料原料和助剂在高混机中混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出成型，并在塑料板表面喷涂导电剂即制得导电塑料双极板；其中，钒电池用高导电率双极板挤出工艺采用原料质量比如下：PE              45，粒度范围50~80μm；导电碳黑        45，粒度范围20~50μm；助剂            10；助剂为异丙醇和邻苯二甲酸二辛酯，异丙醇和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为1：1；喷涂导电剂用原料质量比例为：导电碳黑        30，粒度范围20~50μm；PE              20，粒度范围50~80μm；无水乙醇        50 ；首先，将上述挤出工艺原料总质量为100kg，置于高混机中，搅拌速度900转/分，搅拌20min；然后加入双螺杆中，190℃~210℃挤出成型，螺杆转速为220r.min^‑1，再将质量为100kg喷涂原料置于喷涂装置中，与挤出机同步喷涂在挤出料表面；制备的导电双极板的体积电阻率为：0.3Ω.cm；作为钒电池正负极集流板，电池充放电性能参数为：库仑效率91%，电压效率80%，能量效率73%；或者，钒电池用高导电率双极板挤出工艺采用原料质量比如下：PP                50，粒度范围50~80μm；导电碳黑          40，粒度范围20~50μm；助剂              10；助剂为液体石蜡和邻苯二甲酸二辛酯，液体石蜡和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为1：2；喷涂导电剂用原料质量比例为：导电碳黑       25，粒度范围20~50μm；PP             20，粒度范围50~80μm；无水乙醇       55；首先，将上述挤出工艺原料总质量为100kg，置于高混机中，搅拌速度800转/分，搅拌20min；然后加入双螺杆中，190℃~210℃挤出成型，螺杆转速为220r.min^‑1，再将质量为100kg的喷涂原料置于喷涂装置中，与挤出机同步喷涂在挤出料表面；制备的导电双极板的体积电阻率为：0.2Ω.cm；作为钒电池正负极集流板，电池充放电性能参数为：库仑效率91%，电压效率81%，能量效率74%；或者，钒电池用高导电率双极板挤出工艺采用原料质量比如下：PE               25，粒度范围50~80μm；PP               20，粒度范围50~80μm；导电碳黑         45，粒度范围20~50μm；助剂             10；助剂为溶剂油和邻苯二甲酸二辛酯，溶剂油和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为1：3；喷涂导电剂用原料质量比例为：导电碳黑       30，粒度范围20~50μm；PE             20，粒度范围50~80μm；无水乙醇       50；首先，将上述挤出工艺原料总质量为100kg，置于高混机中，搅拌速度900转/分，搅拌20min；然后加入双螺杆中，190℃~210℃挤出成型，螺杆转速为220r.min^‑1，再将质量为100kg喷涂原料置于喷涂装置中，与挤出机同步喷涂在挤出料表面；制备的导电双极板的体积电阻率为：0.3Ω.cm；作为钒电池正负极集流板，电池充放电性能参数为：库仑效率91%，电压效率83%，能量效率76%；或者，钒电池用高导电率双极板挤出工艺采用原料质量比如下：PVC               35，粒度范围50~80μm；导电碳黑           55，粒度范围20~50μm；助剂               10 ；助剂为异丙醇和邻苯二甲酸二辛酯，异丙醇和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为1：1；喷涂导电剂用原料质量比例为：导电碳黑           30，粒度范围20~50μm；PVC               15，粒度范围50~80μm；异丙醇             55；首先，将上述挤出工艺原料总质量为100kg，置于高混机中，搅拌速度1000转/分，搅拌20min；然后加入双螺杆中，190℃~210℃挤出成型，螺杆转速为220r.min^‑1，再将质量为100kg喷涂原料置于喷涂装置中，与挤出机同步喷涂在挤出料表面；制备的导电双极板的体积电阻率为：0.1Ω.cm；作为钒电池正负极集流板，电池充放电性能参数为：库仑效率92%，电压效率83%，能量效率76%；或者，钒电池用高导电率双极板挤出工艺采用原料质量比如下：PE                     35，粒度范围50~80μm；PP                     10，粒度范围50~80μm；碳纤维粉与导电碳黑     45，粒度范围20~50μm；助剂                   10；助剂为液体石蜡和邻苯二甲酸二辛酯，液体石蜡和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为1：2；双极板原料中，导电剂以导电碳黑为主剂，碳纤维粉与导电碳黑二者质量比为1：8，导电碳黑粒度范围20~50μm，碳纤维粉粒度范围20μm‑50μm；喷涂导电剂用原料质量比例为：导电碳黑       20，粒度范围20~50μm；PE             20，粒度范围50~80μm；丙酮         60；首先，将上述挤出工艺原料总质量为100kg，置于高混机中，搅拌速度900转/分，搅拌20min；然后加入双螺杆中，挤出成型，螺杆转速为220r.min^‑1，再将质量为100kg喷涂原料置于喷涂装置中，与挤出机同步喷涂在挤出料表面；挤出成型的温度范围为200~235℃；挤出成型分段进行，各段温度依次为200~215℃，215~225℃，225~235℃；制备的导电双极板的体积电阻率为：0.3Ω.cm；作为钒电池正负极集流板，电池充放电性能参数为：库仑效率92%，电压效率80%，能量效率73%；或者，钒电池用高导电率双极板挤出工艺采用原料质量比如下：PE                  35，粒度范围50~80μm；导电剂              55；助剂                10 ；助剂为异丙醇和邻苯二甲酸二辛酯，异丙醇和邻苯二甲酸二辛酯的质量比为1：3；双极板原料中，导电剂以导电碳黑为主剂，石墨粉与导电碳黑二者质量比为1：5，导电碳黑粒度为40μm，石墨粉粒度为100μm；喷涂导电剂用原料质量比例为：导电碳黑       20，粒度范围20~50μm；PE             10，粒度范围50~80μm；无水乙醇       70；首先，将上述挤出工艺原料总质量为100kg，置于高混机中，搅拌速度800转/分，搅拌20min；然后加入双螺杆中，挤出成型，螺杆转速为220r.min^‑1，再将质量为100kg喷涂原料置于喷涂装置中，与挤出机同步喷涂在挤出料表面；挤出成型的温度范围为190~250℃，挤出成型分段进行，各段温度依次为190~200℃，200~215℃，215~225℃，225~235℃，235~250℃；制备的导电双极板的体积电阻率为：0.2Ω.cm；作为钒电池正负极集流板，电池充放电性能参数为：库仑效率90%，电压效率82%，能量效率74%。