专利名称：一种耐腐蚀复合集流体及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐腐蚀复合集流体及其制作方法，具体地说是在金属材料表面包覆一层 导电薄膜材料，并能用作电化学装置中电极集流体的制作方法，属于化学工程和新材料领域。 可以广泛应用于化学电源、物理电源、电解工业、静电除盐以及腐蚀防护等领域，具有良好 的应用前景。
背景技术：
电极的集流体对电极起支撑作用和电流分布作用，是电极的重要组成部分。在化学电源 的使用过程中，电解液对于电极集流体的腐蚀是电源失效的原因之一，特别是化学电源在过 充与过放时，腐蚀更容易发生。 一般的，金属的防腐可以通过表面涂敷隔离涂料或电镀耐腐 蚀镀层达到目的。但隔离涂料一般有漏涂点，从而仍会造成腐蚀，而且隔离涂料难以兼顾导 电性，从而不能用于保护电极集流体。而电镀耐腐蚀镀层可选材料很有限，在很多使用场合 不能达到防腐的目的。金属防腐方法还有牺牲阳极的保护技术，作为电极集流体，显然这种 办法是不可用的。
在碱性水溶液化学电源体系中，用做集流体的材料一般是钢带、钢网，为防止腐蚀，一 般在钢带上镀镍。在酸性水溶液化学电源体系中防止金属腐蚀的方法一般是镀铅。在静电除 盐或海水、食盐水体系中，常用的金属材料，如不锈钢、金属镍、金属铜、金属铝等材料都 不耐腐蚀。目前，可用于静电除盐装置和海水防腐中的电极集流体主要选用钛和钽以及碳类 导电材料等。钛和钽是耐海水、苦咸水腐蚀性能优良的金属材料，但二者生产和加工成本均 较高，不利于大规模应用。碳系材料虽然价廉易得、导电性能优良，但作为集流体使用时易 脆，制成电极和组装过程中极易遭到损坏。
中国专利CN1398306A采用共聚聚乙烯基吡咯烷酮高分子导电膜的方法保护金属表面，由 于表面共聚反应与金属表面的活性有关，当金属表面不能做到活性均一时，仍可能导致活性
较差的位点没有形成导电保护层。中国专利CN1054389C采用表面涂敷导电胶的方法保护金属 表面并形成导电层，涂料一般有漏涂点，从而仍会造成腐蚀。中国专利CN1202177C在金属表 面涂敷加有牺牲阳极材料的导电涂层，对于保护电极的集流体来说是不合适的。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服常用金属材料在用作电极集流体时易被腐蚀的问题。本发
明所提出的实现方法是
一种耐腐蚀复合集流体及其制作方法，其特征在于金属(l)材料表面采用导电胶粘接、热 压复合或真空覆膜的方法包覆一层耐腐蚀导电薄膜(2)材料。
导电薄膜(2)的厚度为0.01 0.2mm 。
导电薄膜(2)的导电组分是活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、玻态碳粉、石墨、碳黑、乙 炔黑、富勒烯C60、银、铜、导电聚合物中的至少一种。
导电胶的导电组分是活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、玻态碳粉、石墨、碳黑、乙炔黑、 富勒烯C60、银、铜、导电聚合物中的至少一种。
热压复合方法的热压温度控制在100~350°C。
金属(l)材料为箔带、冲孔网、编制网、斜拉网、毡、泡沫中的一种，其厚度为0.01 1.0mm 。 导电聚合物选用聚乙炔、聚对苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚及其衍生物以
及聚酰亚胺、聚丙烯腈热解后所得的导电高分子中的至少一种。
导电薄膜(2)与金属紧密结合，导电薄膜(2)的体电阻率为l~105^crn，则为合格的集流体。 该方法操作简单、方便、易于工业化，制备的复合集流体导电性高、耐腐蚀性能取决于
包覆的导电薄膜，可以广泛应用于化学电源、物理电源、电解工业、静电除盐以及腐蚀防护
等领域，具有良好的应用前景。
图l 一种耐腐蚀复合集流体l-金属，2-导电薄膜 图2 —种耐腐蚀复合集流体l-金属，2-导电薄膜
具体实施例方式
下面结合具体实例和附图对本发明作进一歩的描述。 实例l
将厚度为0.1mm的镍箔剪裁成尺寸为50*50的方形(如图1，不含极耳尺寸)，并将厚度 为0.05mm、电阻率300Q.cm的聚乙烯/碳黑复合膜剪裁成尺寸为104*54的长方形(如图1)， 然后沿垂直于长方形复合膜长边的方向将复合膜对叠成"V"型。采用刮涂的方式预先在镍 箔两面均匀涂敷一层导电胶石墨乳，并将镍箔一边靠在"V"型复合膜的折叠处(如图2),在 镍箔上下端均保留约2mm的空位，然后将复合膜压到涂敷有石墨乳的镍箔上，为确保复合膜 完全粘到镍箔表面，应由折叠处向开口处均匀施力挤压，使得空气被挤出。最后确认开口处 也完全被石墨乳粘在一起，以防水溶液能够从该处与镍箔接触并将其腐蚀。将镍箔封在复合 膜内部之后，将其置于真空烘箱中并抽真空至真空度为0.09MPa，然后在80~100°C条件下 加热，热烘2h以上，冷却后即可作为集流体备用。经检査导电薄膜(2)与金属紧密结合，集 流体总的体电阻率小于200 Q《m。
实例2
预先将宽度为50mm、厚度为O.lmm的不锈钢丝网用碱液进行表面脱脂处理，并用去离 子水清洗干净后晾干。将此不锈钢丝网置于两层宽度均为60mm、厚度为O.lmm、电阻率为 500Q.cm的聚乙烯/碳黑复合膜之间；设置热合辊压机辊子转速为0.1m/min，调节轧辊间隙为 约0.25mm，并将辊子加热到约120'C;启动辊轧机之后，将待热压的复合膜和不锈钢丝网送 入两辊筒之间。热压完毕之后，经检查导电薄膜(2)与金属紧密结合，集流体总的体电阻率小 于250 Q《m。即可作为集流体备用。
权利要求
1、一种耐腐蚀复合集流体及其制作方法，其特征在于金属(1)材料表面采用导电胶粘接、热压复合或真空覆膜的方法包覆一层耐腐蚀导电薄膜(2)材料；金属(1)材料为箔带、冲孔网、编制网、斜拉网、毡、泡沫中的一种，其厚度为0.01～1.0mm；热压复合方法的热压温度控制在100～350℃；导电薄膜(2)的厚度为0.01～0.2mm，导电薄膜(2)的体电阻率为1～105Ω·cm。
2、 根据权利要求1所述的耐腐蚀复合集流体及其制作方法，其特征在于导电薄膜(2)的 导电组分是活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、玻态碳粉、石墨、碳黑、乙炔黑、富勒烯C60、 银、铜、导电聚合物中的至少一种。
3、 根据权利要求1所述的耐腐蚀复合集流体及其制作方法，其特征在于导电胶的导电组 分是活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、玻态碳粉、石墨、碳黑、乙炔黑、富勒烯C60、银、 铜、导电聚合物中的至少一种。
4、 根据权利要求2或3所述的耐腐蚀复合集流体及其制作方法，其特征在于导电聚合物 选用聚乙炔、聚对苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚及其衍生物以及聚酰亚胺、聚 丙烯腈热解后所得的导电高分子中的至少一种。
全文摘要
本发明涉及一种耐腐蚀复合集流体及其制作方法，采用导电胶粘接、热压复合或真空覆膜的方法在金属集流体表面包覆一层耐腐蚀导电薄膜材料，该方法操作简单方便、易于工业化，制备的复合集流体导电性高、耐腐蚀性能取决于包覆的导电薄膜，可以广泛应用于化学电源、物理电源、电解工业、静电除盐以及腐蚀防护等领域，具有良好的应用前景。
文档编号H01M4/64GK101192669SQ20061016077
公开日2008年6月4日 申请日期2006年12月1日 优先权日2006年12月1日
发明者孙世强, 曹高萍, 杨裕生, 杰 程 申请人:中国人民解放军63971部队