专利名称：复合导电电极及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电池用导电电极及其制造方法，具体涉及复合导电电极及其制造方法，属于钒电池制造领域。
背景技术：
钒电池目前使用的电极材料主要为塑料板和石墨板等非金属电极板。在实践中发现非金属类电极板在使用过程中导电的稳定性较差，容易出现断裂现象，即当非金属类电极长时间使用时，随着电极温度的升高，其电阻会在临界点陡然加大， 导致电极变形，影响非金属类电极的正常使用。具体体现在所述塑料电极板中的表现为机械性能差、电性能差；石墨板容易剥落变形，使用寿命只有两年，寿命较短，而且电性能不稳定。在钒电池的氧化还原液流中普遍使用的复合电极板，一般要求应当具有较好的导电性，即具有较低的体积电阻率，同时还应当具有较好的机械性能和稳定的温度效应，如电极板能够在长期使用后，尤其是在较高的温度之下工作仍能保持较为稳定的结构，即电极板变形极限较大，不易变形，仍可以有效隔离电极板两侧不同性质的液流。专利申请号为2008103034837的中国发明专利申请公布说明书公开了一种全钒氧化还原液流电池用的复合电极及其制备方法，其主要内容是将多种导电填料添加到高分子聚合物中制得热塑性导电板，再使用热塑性导电板与石墨毡(碳毡)热压复合而成，使石墨毡中的部分导电碳纤维嵌入导电板表面，形成互穿的导电网络，进而提高了产品整体的导电性能。前述复合电极及其制备方法的主要缺陷是体积电阻率实际上很难达到< O . 1 Ω · cm的标准，产生该缺陷的原因是导电碳纤维等导电填料的含量仍旧较少，此外，热压复合而成的导电板机械结构并不稳定，在电池长期使用后，导电碳纤维容易发生开链、断裂等现象，致使复合电极板的温度效应较差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的非金属类电极在使用过程中导电的稳定性差，容易出现开链、断裂等变形现象的缺陷，本发明提供了一种复合导电电极制造方法。为了解决现有技术中存在的非金属类电极在使用过程中导电的稳定性差，容易出现开链、断裂等变形现象的缺陷，本发明还提供了一种复合导电电极。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为提供了一种复合导电电极制造方法，所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电介质做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性。根据本发明的一优选技术方案所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电树脂做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性，所述导电树脂包括导电塑料或环氧树脂。在本发明的技术方案一中所述复合导电电极制造方法包括步骤Al 将塑料与导电剂进行混合制成导电塑料板； Bl 将所述导电塑料板放入模具内，加热至50°C 250°C ； Cl:将所述第一碳毡放在所述导电塑料板上，并加热至50°C 250°C ； Dl:在温度保持在50°C 250°C的范围内进行加压，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；
El:将所述导电塑料与第一碳毡综合体的表面削平；
Fl 将第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体；
Gl 冷却后制得所述复合导电电极。根据本发明技术方案一中的优选技术方案所述步骤A具体为将塑胶和导电剂进行充分混合，其中所述导电剂在混合料中占的重量比为5% 40%，
所述塑胶为PE塑胶粒、PP塑胶粒或PVC塑胶粒中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；
导电剂为导电碳黑、炭纳米管、石墨粉或乙炔黑中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；
所述导电塑料板采用压铸或注塑的方法制成；
所述步骤Cl中将与所述导电塑料板大小一致的第一碳毡放在所述导电塑料板的正上
方；
所述步骤Dl中加压的压力为Impa 4 mpa，采用压力机平压，并在保持压力不变的情况下，使装有所述导电塑料板和所述第一碳毡的模具翻转，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；
所述步骤El中用切割机或雕刻机将所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下表面削平，所削厚度为0. Imm 1 mm;
所述步骤Fl中将厚度为2mm 22 mm的两块第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体。本发明还提供了一种应用上述技术方案一中所述方法制成的复合导电电极，所述复合导电电极包括导电塑料与第一碳毡的综合体和两块第二碳毡，其中，所述第二碳毡压入所述导电塑料与第一碳毡的综合体内并与所述导电塑料与第一碳毡的综合体合为一体。在本发明的技术方案二中所述复合导电电极制造方法包括步骤所述复合导电电极制造方法包括步骤
A2:将两块第一碳毡进行叠加，放入模具内，加热至50°C 250°C ； B2:对相互叠加的所述第一碳毡加压；
C2:将塑料与导电剂进行均勻混合，并将混合料加热至50°C 250°C ； D2:将所述混合料浇铸到相互叠加的所述第一碳毡上，使所述混合料均勻渗入到所述第一碳毡内；E2:对渗有混合料的第一碳毡进行冷却；
F2 将冷却后的渗有混合料的第一碳毡综合体的表面削平，即得到所述复合导电电极。根据本发明技术方案二中的优选技术方案 所述步骤B2中加压的压力为Impa 4 mpa ；
所述步骤C2中所述导电剂在混合料中占的重量比为5% 40%， 所述塑料为PE塑胶粒、PP塑胶粒或PVC塑胶粒中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；
所述导电剂为导电碳黑、炭纳米管、石墨粉或乙炔黑中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；
所述步骤F2中用切割机或雕刻机将所述渗有混合料的第一碳毡综合体的六个表面削平，所削厚度为0. Imm 1 mm。本发明还提供了一种应用上述技术方案二中所述方法制成的复合导电电极，所述复合导电电极包括塑料、导电剂的混合料和两块相互叠加的第一碳毡，其中，所述塑料、导电剂的混合料均勻渗入到所述两块相互叠加的第一碳毡内，所述塑料、导电剂的混合料和所述两块相互叠加的第一碳毡为一体式结构。在本发明的技术方案三中所述复合导电电极制造方法包括步骤 A3:将第一碳毡放入模具内；
B3:将环氧树脂与凝固剂进行混合，并将调配好的含有凝固剂的环氧树脂混合料浇铸到所述第一碳毡所在的模具内，使所述混合料均勻渗入到所述第一碳毡内；
C3:待所述含有凝固剂的环氧树脂混合料与所述第一碳毡凝固成一体后取出； D3:将渗有所述混合料的第一碳毡综合体的表面削平，即得到所述复合导电电极。根据本发明技术方案三中的优选技术方案
所述步骤A3中对放入模具内的所述第一碳毡施加Impa 4 mpa的压力； 所述步骤B3中所述凝固剂为酸性固化剂，所述凝固剂在所述混合料中占的重量比为 胺类用量=MG/Hn式中M=胺分子量；Hn=含活泼氢数目；G=环氧值(每100克环氧树脂中所含的环氧当量数);用酸酐类时按下式计算酸酐用量=MG (0.6 1)/100式中M=酸酐分子量；G=环氧值(0. 6^1)为实验系数；
所述D3中用切割机或雕刻机将所述渗有混合料的第一碳毡综合体的六个表面削平， 所削厚度为0. Imm 1 mm。本发明还提供了一种应用上述技术方案三中所述方法制成的复合导电电极，所述复合导电电极包括环氧树脂与凝固剂的混合料和第一碳毡，其中，所述环氧树脂与凝固剂的混合料均勻渗入到所述第一碳毡内，所述环氧树脂与凝固剂的混合料和所述第一碳毡为一体式结构。通过上述方案制备成的复合导电电极，导电性能显著提高，导电电极结构致密，热塑性以及温度效应较好；且制作工艺操作简单，制造成本低，采用本发明技术方案中所述的制造方法制成的导电电极在长时间使用的情况下，导电性能仍十分稳定，较少有碳链断裂现象的发生，导电电极的导电板内碳毡气孔含量极少，不易变形，大大增强了导电电极在稳定状态下的使用寿命。
图1.本发明复合导电电极制造方法流程图2.本发明复合导电电极制造方法技术方案一流程图； 图3.本发明复合导电电极制造方法技术方案二流程图； 图4.本发明复合导电电极制造方法技术方案三流程图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细说明 请参阅图1以本发明复合导电电极制造方法流程图。如图1所示，所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电介质做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性。在本发明的优选技术方案中所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电树脂做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性，所述导电树脂包括导电塑料或环氧树脂
请参阅图2.本发明复合导电电极制造方法技术方案一流程图。如图2所示，在本发明的技术方案一中所述复合导电电极制造方法包括步骤 Al 将塑料与导电剂进行混合制成导电塑料板； Bl 将所述导电塑料板放入模具内，加热至50°C 250°C ； Cl:将所述第一碳毡放在所述导电塑料板上，并加热至50°C 250°C ； Dl:在温度保持在50°C 250°C的范围内进行加压，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；
El:将所述导电塑料与第一碳毡综合体的表面削平；
Fl 将第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体；
Gl 冷却后制得所述复合导电电极。在本发明技术方案一中的优选技术方案中，所述步骤A具体为将塑胶和导电剂进行充分混合，其中所述导电剂在混合料中占的重量比为5% 40%，
所述塑料为PE塑胶粒、PP塑胶粒或PVC塑胶粒中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；
导电剂为导电碳黑、炭纳米管、石墨粉或乙炔黑中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；
所述导电塑料板采用压铸或注塑的方法制成；
所述步骤Cl中将与所述导电塑料板大小一致的第一碳毡放在所述导电塑料板的正上
方；
所述步骤Dl中加压的压力为Impa 4 mpa，采用压力机平压，并在保持压力不变的情况下，使装有所述导电塑料板和所述第一碳毡的模具翻转，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；所述步骤El中用切割机或雕刻机将所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下表面削平，所削厚度为0. Imm 1 mm;
所述步骤Fl中将厚度为2mm 22 mm的两块第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体。本发明还提供了一种应用上述技术方案一中所述方法制成的复合导电电极，所述复合导电电极包括导电塑料与第一碳毡的综合体和两块第二碳毡，其中，所述第二碳毡压入所述导电塑料与第一碳毡的综合体内并与所述导电塑料与第一碳毡的综合体合为一体。实施例一
Al 将塑料(所述塑料选用PE塑胶粒)与导电剂(所述导电剂选用导电碳黑)进行充分混合，其中所述导电剂在混合料中占的重量比为5%，制成导电塑料板； Bl 将所述导电塑料板放入模具内，加热至50°C ；
Cl:将与所述导电塑料板大小一致的第一碳毡放在所述导电塑料板的正上方，并加热至 50 0C ；
Dl:在温度保持在50°C的范围内进行加压，压力为4 mpa，并在保持压力不变的情况下，使装有所述导电塑料板和所述第一碳毡的模具翻转，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；
El:用雕刻机将所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下表面削平，所削厚度为Imm; Fl:将厚度为2mm的两块第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体；
Gl 冷却后制得所述复合导电电极。复合导电电极参数为IOcmX IOcmX 3cm (长X宽X厚度)
权利要求
1.一种复合导电电极制造方法，其特征在于所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电介质做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性。
2.根据权利要求1所述复合导电电极制造方法，其特征在于所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电树脂做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性，所述导电树脂包括导电塑料或环氧树脂。
3.根据权利要求2所述复合导电电极制造方法，其特征在于所述复合导电电极制造方法包括步骤Al 将塑料与导电剂进行混合制成导电塑料板； Bl 将所述导电塑料板放入模具内，加热至50°C 250°C ； Cl:将所述第一碳毡放在所述导电塑料板上，并加热至50°C 250°C ； Dl:在温度保持在50°C 250°C的范围内进行加压，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；El:将所述导电塑料与第一碳毡综合体的表面削平；Fl 将第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体；Gl 冷却后制得所述复合导电电极。
4.根据权利要求3所述复合导电电极制造方法，其特征在于所述步骤A具体为将塑胶和导电剂进行充分混合，其中所述导电剂在混合料中占的重量比为5% 40%，所述塑胶为PE塑胶粒、PP塑胶粒或PVC塑胶粒中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；导电剂为导电碳黑、炭纳米管、石墨粉或乙炔黑中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；所述导电塑料板采用压铸或注塑的方法制成；所述步骤Cl中将与所述导电塑料板大小一致的第一碳毡放在所述导电塑料板的正上方；所述步骤Dl中加压的压力为Impa 4 mpa，采用压力机平压，并在保持压力不变的情况下，使装有所述导电塑料板和所述第一碳毡的模具翻转，使所述第一碳毡充分挤压所述导电塑料板，并使导电塑料被压入第一碳毡内相融并均勻分布到所述第一碳毡内，冷却成型后取出导电塑料与第一碳毡的综合体；所述步骤El中用切割机或雕刻机将所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下表面削平，所削厚度为0. Imm 1 mm;所述步骤Fl中将厚度为2mm 22 mm的两块第二碳毡从所述导电塑料与第一碳毡综合体的上下两面分别压入所述导电塑料与第一碳毡综合体的内部，使所述第二碳毡与所述导电塑料与第一碳毡综合体合为一体。
5.一种应用如权利要求3所述方法制成的复合导电电极，其特征在于所述复合导电电极包括导电塑料与第一碳毡的综合体和两块第二碳毡，其中，所述第二碳毡压入所述导电塑料与第一碳毡的综合体内并与所述导电塑料与第一碳毡的综合体合为一体。
6.根据权利要求2所述复合导电电极制造方法，其特征在于所述复合导电电极制造方法包括步骤 A2:将两块第一碳毡进行叠加，放入模具内，加热至50°C 250°C ； B2:对相互叠加的所述第一碳毡加压；C2:将塑料与导电剂进行均勻混合，并将混合料加热至50°C 250°C ； D2:将所述混合料浇铸到相互叠加的所述第一碳毡上，使所述混合料均勻渗入到所述第一碳毡内；E2:对渗有混合料的第一碳毡进行冷却；F2 将冷却后的渗有混合料的第一碳毡综合体的表面削平，即得到所述复合导电电极。
7.根据权利要求6所述复合导电电极制造方法，其特征在于 所述步骤B2中加压的压力为Impa 4 mpa ；所述步骤C2中所述导电剂在混合料中占的重量比为5% 40%， 所述塑料为PE塑胶粒、PP塑胶粒或PVC塑胶粒中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；所述导电剂为导电碳黑、炭纳米管、石墨粉或乙炔黑中的一种或几种，采用两种或三种的混合物其比例为任意比；所述步骤F2中用切割机或雕刻机将所述渗有混合料的第一碳毡综合体的六个表面削平，所削厚度为0. Imm 1 mm。
8.一种应用如权利要求6所述方法制成的复合导电电极，其特征在于所述复合导电电极包括塑料、导电剂的混合料和两块相互叠加的第一碳租，其中，所述塑料、导电剂的混合料均勻渗入到所述两块相互叠加的第一碳毡内，所述塑料、导电剂的混合料和所述两块相互叠加的第一碳毡为一体式结构。
9.根据权利要求2所述复合导电电极制造方法，其特征在于所述复合导电电极制造方法包括步骤A3:将第一碳毡放入模具内；B3:将环氧树脂与凝固剂进行混合，并将调配好的含有凝固剂的环氧树脂混合料浇铸到所述第一碳毡所在的模具内，使所述混合料均勻渗入到所述第一碳毡内；C3:待所述含有凝固剂的环氧树脂混合料与所述第一碳毡凝固成一体后取出； D3:将渗有所述混合料的第一碳毡综合体的表面削平，即得到所述复合导电电极。
10.一种应用如权利要求9所述方法制成的复合导电电极，其特征在于所述复合导电电极包括环氧树脂与凝固剂的混合料和第一碳毡，其中，所述环氧树脂与凝固剂的混合料均勻渗入到所述第一碳毡内，所述环氧树脂与凝固剂的混合料和所述第一碳毡为一体式结构。
全文摘要
本发明涉及复合导电电极及其制造方法，属于钒电池制造领域，所述复合导电电极制造方法采用碳毡做为导电基体，用导电树脂做为所述碳毡空间的连接物质，以此增强所述碳毡的导电特性，所述导电树脂包括导电塑料或环氧树脂。通过上述方案制备成的复合导电电极，导电性能显著提高，导电电极结构致密，不易变形，大大增强了导电电极在稳定状态下的使用寿命。
文档编号C08L23/12GK102324492SQ201110136860
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者郑东冬 申请人:深圳市金钒能源科技有限公司