一种用于全钒液流电池的模块的制备方法

摘要

一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，步骤如下：1、将经过干燥处理后的碳毡或双极板置于强酸溶液中，常温浸泡；2、再进行抽滤处理后，反复用去离子水清洗；3、再将碳毡或双极板放入去离子水中，超声处理；4、将全氟磺酸树脂溶液喷涂在碳毡或双极板的一侧，然后干燥，待全氟磺酸树脂溶液中溶剂完全挥发后，在碳毡或双极板表面形成全氟磺酸树脂膜；5、对全氟磺酸树脂膜进行检查，若存在裂缝或孔洞瑕疵则重复步骤4进行二次喷涂，检查无明显瑕疵得到相应的电池组件；6、将电池组件热处理后，得到用于全钒液流电池的模块；本发明制备的模块能够简化全钒液流电池的组装工艺，减小隔膜褶皱导致的次品，减小隔膜的厚度，进而降低隔膜的电阻率，从而改善全钒液流电池的充放电性能。

权利要求

1.一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：将经过干燥处理后的碳毡或双极板置于强酸溶液中，常温浸泡1～4小时；

步骤2：将浸泡后的碳毡或双极板进行抽滤处理后，反复用去离子水清洗；

步骤3：将步骤2所得的碳毡或双极板放入去离子水中，超声处理20～50分钟；

步骤4：将质量百分比为5％～20％的全氟磺酸树脂溶液喷涂在碳毡或双极板的一侧，然后在40～80℃烘箱中干燥1～4小时，待全氟磺酸树脂溶液中溶剂完全挥发之后，在碳毡或双极板表面形成全氟磺酸树脂膜；

步骤5：对形成的全氟磺酸树脂膜进行检查，若存在裂缝或孔洞瑕疵则重复步骤4进行二次喷涂，检查无明显瑕疵得到相应的电池组件；

步骤6：将得到的电池组件放置在110～180℃烘箱中热处理1～30分钟，得到用于全钒液流电池的模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，其特征在于：所述强酸采用浓度为3～8mol/L盐酸、浓度为3～8mol/L硫酸或浓度为3～8mol/L硝酸中的一种或任意两种。

说明书

一种用于全钒液流电池的模块的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种全钒液流电池技术领域，特别是涉及一种用于全钒液流电池的模块的制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着社会的发展、能源需求和环境污染成为社会发展的主要矛盾之一。为了应对日益严峻的环境形势、满足人们对良好的生活环境的需求，世界上各国政府争相发展新能源如光伏发电、风力发电等新能源，但是由于新能源发电与生俱来的发电不稳定等特点，容易对电网造成冲击，这就使得在发展新能源的同时必须要配套相应的储能系统。

[0003] 在众多的储能系统中，全钒液流电池由于其具有高能效,长寿命,低成本,宽温度,无需换热器,是光伏,风电,电网,储能的最佳选择。常规的全钒液流电池核心电堆由双极板和隔膜组成，在组装时，全钒液流电池的隔膜将液流电池正负极分隔开来。但由于隔膜非常薄，且具有一定的粘性，这就使得全钒液流电池组装过程中容易在隔膜上出现褶皱，影响电池的放电性能。

发明内容

[0004] 为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种双极板和隔膜一体化的全钒液流电池的制备方法，能够有效简化全钒液流电池的组装过程，减小隔膜褶皱导致的次品。

[0005] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤1：将经过干燥处理后的碳毡或双极板置于强酸溶液中，常温浸泡1～4小时；

[0008] 步骤2：将浸泡后的碳毡或双极板进行抽滤处理后，反复用去离子水清洗；

[0009] 步骤3：将步骤2所得的碳毡或双极板放入去离子水中，超声处理20～50分钟；

[0010] 步骤4：将质量百分比为5％～20％的全氟磺酸树脂溶液喷涂在碳毡或双极板的一侧，然后在40～80℃烘箱中干燥1～4小时，待全氟磺酸树脂溶液中溶剂完全挥发之后，在碳毡或双极板表面形成全氟磺酸树脂膜；

[0011] 步骤5：对形成的全氟磺酸树脂膜进行检查，若存在裂缝或孔洞瑕疵则重复步骤4进行二次喷涂，检查无明显瑕疵得到相应的电池组件；

[0012] 步骤6：将得到的电池组件放置在110～180℃烘箱中热处理1～30分钟，得到用于全钒液流电池的模块。

[0013] 所述强酸采用浓度为3～8mol/L盐酸、硫酸或硝酸中的一种或任意两种。

[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0015] 本发明的双极板/隔膜一体化的全钒液流电池模块能够大大简化全钒液流电池的组装工艺，减小隔膜褶皱导致的次品；通过将隔膜负载在碳毡或双极板支撑载体上，在保证隔膜机械性能的情况下，可以尽量减小隔膜的厚度，进而降低隔膜的电阻率，从而改善全钒液流电池的充放电性能。

具体实施方式

[0016] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0017] 实施例1

[0018] 本实施例一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，包括如下步骤：

[0019] 步骤1：将经过干燥处理后的碳毡置于浓度为3mol/L的硝酸溶液中，常温浸泡1小时；

[0020] 步骤2：将浸泡后的碳毡进行抽滤处理后，反复用去离子水清洗；

[0021] 步骤3：将步骤2所得的碳毡放入去离子水中，超声处理20分钟；

[0022] 步骤4：将质量百分比为5％的全氟磺酸树脂溶液喷涂在碳毡的一侧，然后在40℃烘箱中干燥1小时，待全氟磺酸树脂溶液中溶剂完全挥发之后，在碳毡表面形成全氟磺酸树脂膜；

[0023] 步骤5：对形成的全氟磺酸树脂膜进行检查，若存在裂缝或孔洞瑕疵则重复步骤4进行二次喷涂，检查无明显瑕疵得到相应的电池组件；

[0024] 步骤6：将得到的电池组件放置在110℃烘箱中热处理30分钟，得到用于全钒液流电池的模块。

[0025] 本实施例制得的模块的全氟磺酸树脂膜厚度为10μm，较市售Nafion 117隔膜的厚度小了近40％，在1.5mol/L硫酸溶液中，测得膜电阻率为1.1Ω/cm。

[0026] 实施例2

[0027] 本实施例一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，包括如下步骤：

[0028] 步骤1：将经过干燥处理后的碳毡置于浓度为5mol/L的硝酸溶液中，常温浸泡4小时；

[0029] 步骤2：将浸泡后的碳毡进行抽滤处理后，反复用去离子水清洗；

[0030] 步骤3：将步骤2所得的碳毡放入去离子水中，超声处理50分钟；

[0031] 步骤4：将质量百分比为20％的全氟磺酸树脂溶液喷涂在碳毡的一侧，然后在60℃烘箱中干燥2小时，待全氟磺酸树脂溶液中溶剂完全挥发之后，在碳毡表面形成全氟磺酸树脂膜；

[0032] 步骤5：对形成的全氟磺酸树脂膜进行检查，若存在裂缝或孔洞瑕疵则重复步骤4进行二次喷涂，检查无明显瑕疵得到相应的电池组件；

[0033] 步骤6：将得到的电池组件放置在140℃烘箱中热处理20分钟，得到用于全钒液流电池的模块。

[0034] 本实施例制得的模块的全氟磺酸树脂膜厚度为15μm，较市售Nafion 117隔膜的厚度小10％以上，在1.5mol/L硫酸溶液中，测得膜电阻率为1.9Ω/cm。

[0035] 实施例3

[0036] 本实施例一种用于全钒液流电池的模块的制备方法，包括如下步骤：

[0037] 步骤1：将经过干燥处理后的双极板置于浓度为8mol/L的硝酸溶液中，常温浸泡2小时；

[0038] 步骤2：将浸泡后的双极板进行抽滤处理后，反复用去离子水清洗；

[0039] 步骤3：将步骤2所得的双极板放入去离子水中，超声处理30分钟；

[0040] 步骤4：将质量百分比为10％的全氟磺酸树脂溶液喷涂在双极板的一侧，然后在80℃烘箱中干燥4小时，待全氟磺酸树脂溶液中溶剂完全挥发之后，在双极板表面形成全氟磺酸树脂膜；

[0041] 步骤5：对形成的全氟磺酸树脂膜进行检查，若存在裂缝或孔洞瑕疵则重复步骤4进行二次喷涂，检查无明显瑕疵得到相应的电池组件；

[0042] 步骤6：将得到的电池组件放置在180℃烘箱中热处理10分钟，得到用于全钒液流电池的模块。

[0043] 本实施例制得的模块的全氟磺酸树脂膜厚度为13μm，较市售Nafion 117隔膜的厚度小了20％以上，在1.5mol/L硫酸溶液中，测得膜电阻率为1.6Ω/cm。