一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電極材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法。本發(fā)明將氣流成網(wǎng)和梳理鋪網(wǎng)的優(yōu)勢相結(jié)合，纖維經(jīng)開松混合后，喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，進一步梳理成單纖維。在錫林的離心力和氣流的聯(lián)合作用下，纖維從針齒上脫落，靠氣流輸送，凝聚在成網(wǎng)簾上，形成纖網(wǎng)，將成網(wǎng)后的預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理，最終制得液流電池電極材料。本發(fā)明方法的創(chuàng)新點是將氣流成網(wǎng)和梳理鋪網(wǎng)相結(jié)合，從而增大制得液流電池電極材料纖維間的孔徑率，同時使纖維排列多為縱向，降低了液流電池電極材料的充放電電阻，亦使液流電池電極材料的生產(chǎn)變得簡單易行，提高生產(chǎn)效率，保證電極質(zhì)量不受影響。
【專利說明】一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電極材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液流電池是一種新型儲能和高效轉(zhuǎn)化裝置，將不同價態(tài)的離子溶液分別作為正極和負極的活性物質(zhì)，分別儲存在各自的電解液儲罐中，通過外接泵把電解液泵入電池堆體內(nèi)，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動，采用離子交換膜作為電池組的隔膜，電解質(zhì)溶液平行流過電極表面并發(fā)生化學反應(yīng)，通過雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，使儲能在溶液中的化學能轉(zhuǎn)換成電能。這個可逆的反應(yīng)過程使液流電池可順利完成充電、放電和再充電。
[0003]目前，液流電池電極材料主要有碳氈和石墨氈兩類。碳氈燒制溫度低、石墨化程度相對低；石墨氈燒制溫度高、石墨化程度較高。兩者的導(dǎo)電性能不同，價格不同。具體使用何種電極材料取決于液流電池電堆的設(shè)計。好的電極材料可提高液流電池的電流密度，而且對雙極板的抗腐蝕有一定的保護作用。
[0004]液流電池電極的充放電內(nèi)阻對電池的充放電容量及充放電時間有直接影響。單位時間內(nèi)流過電極越多的電解液，則充放電時間越久，充放電容量越大。當充放電內(nèi)阻增大后，會降低電解液流過電極的效率，進而降低電池的充放電容量，不利于液流電池的使用。降低充放電內(nèi)阻的可行方法為改變電極成網(wǎng)時纖維之間的孔隙率和纖維縱向排列?？紫堵试酱?，流入孔中的電解液越多，反之，若孔隙率小，則電解液流不到小孔中，使得孔內(nèi)電解液貧化，會增大電極反應(yīng)的濃差極化，導(dǎo)致內(nèi)阻增大；電解液沿電極流動的方向一般為縱向，纖維的排列方向若與電解液流過電極的方向一致，或者一致的越多，則對流過電解液形成的阻力就越小，即電極的充放電內(nèi)阻越小。目前，一般的生產(chǎn)方法得到的電極材料孔隙率較小，且纖維排列方向錯亂無序，均勻度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的產(chǎn)品存在孔隙率小、纖維排列無序且均勻度差的問題，本發(fā)明將氣流成網(wǎng)和梳理鋪網(wǎng)的優(yōu)勢相結(jié)合，纖維經(jīng)開松混合后，喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，進一步梳理成單纖維。在錫林的離心力和氣流的聯(lián)合作用下，纖維從針齒上脫落，靠氣流輸送，凝聚在成網(wǎng)簾上，形成纖網(wǎng)，將成網(wǎng)后的預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理，最終制得液流電池電極材料，其特征在于，包括以下順序步驟:
[0006]第一步:短切預(yù)氧絲開松
[0007]將短切預(yù)氧絲在開松機上開松；
[0008]第二步:氣流成網(wǎng)
[0009]短切預(yù)氧絲經(jīng)開松混合后被喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，梳理成單纖維，后在錫林的離心力和氣流的作用下，單纖維凝聚在成網(wǎng)簾上形成單層纖網(wǎng)；[0010]第三步:梳理鋪網(wǎng)
[0011]單層纖網(wǎng)被送入梳理鋪網(wǎng)機后梳理成網(wǎng)，形成預(yù)氧氈坯體；
[0012]第四步:碳化/石墨化
[0013]將梳理成網(wǎng)的預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理后制得液流電池電極材料。
[0014]進一步地，所述第一步中開松次數(shù)為2-6次。
[0015]進一步地，所述第二步中錫林回轉(zhuǎn)速度為280-458r/min。
[0016]本發(fā)明方法的創(chuàng)新點是將氣流成網(wǎng)和梳理鋪網(wǎng)相結(jié)合，從而增大制得液流電池電極材料纖維間的孔徑率，同時使纖維排列多為縱向，降低了液流電池電極材料的充放電電阻，亦使液流電池電極材料的生產(chǎn)變得簡單易行，提高生產(chǎn)效率，保證電極質(zhì)量不受影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例和附圖詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實施例。
[0019]實施例1
[0020]采用附圖1中所示工藝流程進行結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備。具體順序步驟如下:
[0021]第一步:短切預(yù)氧絲開松
[0022]開松機一般是由一對喂入輥或喂入羅拉及一個開松錫林組成，開松錫林上裝有角釘或梳針或針布或豪豬打手，為開松更徹底，有的還在錫林上裝有工作輥及剝?nèi)≥?。不同的結(jié)構(gòu)使其開松效果、混合效果、除雜效果有明顯的差異，因此在不同要求的生產(chǎn)線上應(yīng)采用不同形式的開松機，也可根據(jù)加工的原料選用開松機，開松后的纖維再喂入梳理機進行加工。本實施例中取500kg短切預(yù)氧絲，將其置于開松機上開松2次，使其充分打開且不損害物理形態(tài)；
[0023]第二步:氣流成網(wǎng)
[0024]氣流成網(wǎng)可以使短切預(yù)氧絲成網(wǎng)簡單，降低對原絲的要求，使一些卷曲度較小，甚至沒有任何卷曲的預(yù)氧絲可以成網(wǎng)。本實施例中將錫林轉(zhuǎn)速設(shè)置為280r/min，將開松混合后的短切預(yù)氧絲喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，在針齒上被梳理成單纖維，后在錫林的離心力和氣流的作用下，單纖維從針齒上脫落，在氣流輸送下，單纖維凝聚在成網(wǎng)簾上形成單層纖網(wǎng)；
[0025]第三步:梳理鋪網(wǎng)
[0026]梳理鋪網(wǎng)是又疊又鋪，主要是為了進一步將單層纖網(wǎng)加寬、加厚、混合均勻，以供碳化/石墨化使用。梳理鋪網(wǎng)的優(yōu)勢在于成網(wǎng)時，纖網(wǎng)的密度均勻且纖維的排列方向統(tǒng)一，基本成縱向。本實施例中，單層纖網(wǎng)被送入梳理鋪網(wǎng)機后梳理成網(wǎng)，形成預(yù)氧氈坯體；
[0027]第四步:碳化/石墨化
[0028]將梳理成網(wǎng)的聚丙烯腈基預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理后制得液流電池電極材料。
[0029]實施例2
[0030]采用附圖1中所示工藝流程進行結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備。具體順序步驟如下:
[0031]第一步:短切預(yù)氧絲開松
[0032]取800kg短切預(yù)氧絲，將其置于開松機上開松4次，使其充分打開且不損害物理形態(tài)；
[0033]第二步:氣流成網(wǎng)
[0034]啟動設(shè)備，將錫林轉(zhuǎn)速設(shè)置為369r/min，將開松混合后的短切預(yù)氧絲喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，在針齒上被梳理成單纖維，后在錫林的離心力和氣流的作用下，單纖維從針齒上脫落，在氣流輸送下，單纖維凝聚在成網(wǎng)簾上形成單層纖網(wǎng)；
[0035]第三步:梳理鋪網(wǎng)
[0036]單層纖網(wǎng)被送入梳理鋪網(wǎng)機后梳理成網(wǎng)，形成預(yù)氧氈坯體；
[0037]第四步:碳化/石墨化
[0038]將梳理成網(wǎng)的預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理后制得液流電池電極材料。
[0039]實施例3
[0040]采用附圖1中所示工藝流程進行結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備。具體順序步驟如下:
[0041]第一步:短切預(yù)氧絲開松
[0042]取IOOOkg短切預(yù)氧絲，將其置于開松機上開松6次，使其充分打開且不損害物理形態(tài)；
[0043]第二步:氣流成網(wǎng)
[0044]啟動設(shè)備，將錫林轉(zhuǎn)速設(shè)置為458r/min，將開松混合后的短切預(yù)氧絲喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，在針齒上被梳理成單纖維，后在錫林的離心力和氣流的作用下，單纖維從針齒上脫落，在氣流輸送下，單纖維凝聚在成網(wǎng)簾上形成單層纖網(wǎng)；
[0045]第三步:梳理鋪網(wǎng)
[0046]單層纖網(wǎng)被送入梳理鋪網(wǎng)機后梳理成網(wǎng)，形成預(yù)氧氈坯體；
[0047]第四步:碳化/石墨化
[0048]將梳理成網(wǎng)的預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理后制得液流電池電極材料。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法，其特征在于，包括以下順序步驟: 第一步:短切預(yù)氧絲開松 將短切預(yù)氧絲在開松機上開松； 第二步:氣流成網(wǎng) 短切預(yù)氧絲經(jīng)開松混合后被喂入高速回轉(zhuǎn)的錫林，梳理成單纖維，后在錫林的離心力和氣流的作用下，單纖維凝聚在成網(wǎng)簾上形成單層纖網(wǎng)； 第二步:梳理鋪網(wǎng) 單層纖網(wǎng)被送入梳理鋪網(wǎng)機后梳理成網(wǎng)，形成預(yù)氧氈坯體； 第四步:碳化/石墨化 將梳理成網(wǎng)的預(yù)氧氈坯體經(jīng)碳化/石墨化處理后制得液流電池電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法，其特征在于:所述第一步中開松次數(shù)為2-6次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合成網(wǎng)方式的液流電池電極制備方法，其特征在于:所述第二步中錫林回轉(zhuǎn)速度為280-458r/min。
【文檔編號】H01M4/88GK103985882SQ201410194202
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】施偉, 譚毅, 李強, 李佳艷 申請人:大連理工高郵研究院有限公司