一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法
【专利摘要】本发明属于电极材料制备领域，特别涉及一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法。针对生产中存在的纤维静电问题，本方法将短切预氧丝作为原料，用抗静电剂喷淋开松后的短切预氧丝，待其充分渗透，经再次开松并梳理成网，将成网后的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理，最终制得液流电池电极材料。本发明方法的创新点是在成网前的短切预氧丝原料中加入抗静电剂，使其开松后可以很轻松的从锡林上剥落下来，同时亦利于后期成网，从而使液流电池电极材料的生产变得简单易行，提高生产效率，保证电极质量不受影响。
【专利说明】一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电极材料制备领域，特别涉及一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法。
【背景技术】
[0002]液流电池是一种新型储能和高效转化装置，将不同价态的离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中，通过外接泵把电解液泵入电池堆体内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用离子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生化学反应，通过双电极板收集和传导电流，使储能在溶液中的化学能转换成电能。这个可逆的反应过程使液流电池可顺利完成充电、放电和再充电。
[0003]目前，液流电池电极材料主要有碳毡和石墨毡两类。碳毡烧制温度低、石墨化程度相对低；石墨毡烧制温度高、石墨化程度较高。两者的导电性能不同，价格不同。具体使用何种电极材料取决于液流电池电堆的设计。好的电极材料可提高液流电池的电流密度，而且对双极板的抗腐蚀有一定的保护作用。
[0004]碳毡和石墨毡主要由预氧毡坯体经碳化/石墨化处理后制得。腈纶成网再预氧化和短切预氧丝直接成网是现如今制备预氧毡坯体的两种方式。目前，市场主流的制作方式均为腈纶成网再预氧化，此种制备方法的优势在于成网简单、对原料的要求低，缺点为最终产品内阻大，寿命短，大大降低了电池电极的工作效率，因此，短切预氧丝直接成网逐渐成为生产研究的热点。成网方式可分为气流成网和梳理成网两种方式。气流成网的优点为成网简单，缺点为成网后的纤网均匀度差，厚薄不均；梳理成网方式的优点为成网后的纤网均匀度统一，且纤维间的孔隙较大，缺点为在成网时，开松后的纤维由于纤维静电作用，会吸附在锡林上，很难剥落成网，不利于生产。综上所述，将短切预氧丝直接梳理成网是制作液流电池电极的最佳方法，但是需克服纤维静电所带来的不良影响。
【发明内容】
[0005]针对生产中存在的纤维静电问题，本方法将短切预氧丝作为原料，用抗静电剂喷淋开松后的短切预氧丝，待其充分渗透，经再次开松并梳理成网，将成网后的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理，最终制得液流电池电极材料，其特征在于，包括以下顺序步骤:
[0006]第一步:短切预氧丝开松
[0007]将短切预氧丝在开松机上开松；
[0008]第二步:稀释抗静电剂
[0009]将抗静电剂用水稀释；
[0010]第三步:喷淋渗透
[0011]开松后的短切预氧丝置于器皿中，将稀释后的抗静电剂喷淋在短切预氧丝堆上，用布盖好，静置，使抗静电剂自行下渗；[0012]第四步:复喷淋
[0013]检查抗静电剂渗透效果，如渗透不完全，则继续喷淋抗静电剂，盖布，静置至渗透完全；
[0014]第五步:梳理前开松
[0015]抗静电剂充分渗透后，将加过抗静电剂的短切预氧丝再次放入到开松机中，开松；
[0016]第六步:梳理成网
[0017]开松后，将短切预氧丝置于梳理机中梳理成网；
[0018]第七步:碳化/石墨化
[0019]将梳理成网的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理后制得液流电池电极材料。
[0020]进一步地，所述第一步中开松次数为2-6次。
[0021]进一步地,所述第二步中抗静电剂与水混合体积比为1:5-1:3。
[0022]进一步地，所述第三步中抗静电剂添加比例为3000_3500mL/t。
[0023]进一步地，所述第三步中静置时间为15_18h。
[0024]进一步地，所述第四步中静置时间为6_8h。
[0025]进一步地，所述第五步中开松次数为2-6次。
[0026]本发明方法的创新点是在成网前的短切预氧丝原料中加入抗静电剂，使其开松后可以很轻松的从锡林上剥落下来，同时亦利于后期成网，从而使液流电池电极材料的生产变得简单易行，提高生产效率，保证电极质量不受影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法工艺流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例和附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
[0029]实施例1
[0030]采用附图1中所示工艺流程进行降低纤维静电的液流电池电极的制备，所用抗静电剂SN,英文名称antistatic agent SN,分子量404.03,化学成分为十八烧基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，外观棕红色黏稠液体，pH值(1%水溶液)6-8，季铵盐的质量分数55%-65%,属阳离子抗静电剂。具体顺序步骤如下:
[0031]第一步:短切预氧丝开松
[0032]开松机一般是由一对喂入辊或喂入罗拉及一个开松锡林组成，开松锡林上装有角钉或梳针或针布或豪猪打手，为开松更彻底，有的还在锡林上装有工作辊及剥取辊。不同的结构使其开松效果、混合效果、除杂效果有明显的差异，因此在不同要求的生产线上应采用不同形式的开松机，也可根据加工的原料选用开松机，开松后的纤维再喂入梳理机进行加工。本实施例中取500kg短切预氧丝，将其置于开松机上开松2次，使其充分打开且不损害物理形态；
[0033]第二步:稀释抗静电剂
[0034]将500ml抗静电剂与2500ml水混合均匀；[0035]第三步:喷淋渗透
[0036]将开松后的短切预氧丝放入到塑料器皿中，也可以放入到其他材质的器皿当中，使用塑料主要是成本低，且此器皿可重复使用，将1500ml稀释后的抗静电剂均匀地喷洒在短切预氧丝堆上，用布盖好，静置15h，使抗静电剂自行下渗；
[0037]第四步:复喷淋
[0038]检查抗静电剂渗透效果，如渗透不完全，则向短切预氧丝堆上继续喷淋抗静电剂1500ml，盖布，静置6h，用手触摸堆底，若底部短切预氧丝纤维有抗静电剂，便达到充分渗透；
[0039]第五步:梳理前开松
[0040]抗静电剂充分渗透后，将加过抗静电剂的短切预氧丝再次放入到开松机中，开松2次；
[0041]第六步:梳理成网
[0042]开松后，将短切预氧丝通过梳理机喂入帘送入梳理机中，按照不同的客户要求，调整梳理机的成网厚度和克重，将短切预氧丝梳理成网；
[0043]第七步:碳化/石墨化
[0044]将梳理成网的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理后制得液流电池电极材料。
[0045]实施例2
[0046]采用附图1中所示工艺流程进行降低纤维静电的液流电池电极的制备，所用抗静电剂SN。具体顺序步骤如下:
[0047]第一步:短切预氧丝开松
[0048]取800kg短切预氧丝，将其置于开松机上开松4次，使其充分打开且不损害物理形态；
[0049]第二步:稀释抗静电剂
[0050]将1056ml抗静电剂与4224ml水混合均匀；
[0051]第三步:喷淋渗透
[0052]将开松后的短切预氧丝置于器皿中，将2640ml稀释后的抗静电剂均匀地喷洒在短切预氧丝堆上，用布盖好，静置17h，使抗静电剂自行下渗；
[0053]第四步:复喷淋
[0054]检查抗静电剂渗透效果，如渗透不完全，则向短切预氧丝堆上继续喷淋抗静电剂2640ml，盖布，静置7h，用手触摸堆底，若底部短切预氧丝纤维有抗静电剂，便达到充分渗透；
[0055]第五步:梳理前开松
[0056]抗静电剂充分渗透后，将加过抗静电剂的短切预氧丝再次放入到开松机中，开松4次；
[0057]第六步:梳理成网
[0058]开松后，将短切预氧丝置于梳理机中梳理成网；
[0059]第七步:碳化/石墨化
[0060]将梳理成网的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理后制得液流电池电极材料。
[0061]实施例3[0062]采用附图1中所示工艺流程进行降低纤维静电的液流电池电极的制备，所用抗静电剂SN。具体顺序步骤如下:
[0063]第一步:短切预氧丝开松
[0064]取IOOOkg短切预氧丝，将其置于开松机上开松6次，使其充分打开且不损害物理形态；
[0065]第二步:稀释抗静电剂
[0066]将1750ml抗静电剂与5250ml水混合均匀；
[0067]第三步:喷淋渗透
[0068]将开松后的短切预氧丝置于器皿中，将3500ml稀释后的抗静电剂均匀地喷洒在短切预氧丝堆上，用布盖好，静置18h，使抗静电剂自行下渗；
[0069]第四步:复喷淋
[0070]检查抗静电剂渗透效果，如渗透不完全，则向短切预氧丝堆上继续喷淋抗静电剂3500ml，盖布，静置8h，用手触摸堆底，若底部短切预氧丝纤维有抗静电剂，便达到充分渗透；
[0071]第五步:梳理前开松
[0072]抗静电剂充分渗透后，将加过抗静电剂的短切预氧丝再次放入到开松机中，开松6次；
[0073]第六步:梳理成网
[0074]开松后，将短切预氧丝置于梳理机中梳理成网；
[0075]第七步:碳化/石墨化
[0076]将梳理成网的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理后制得液流电池电极材料。
【权利要求】
1.一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其特征在于，包括以下顺序步骤: 第一步:短切预氧丝开松 将短切预氧丝在开松机上开松； 第二步:稀释抗静电剂 将抗静电剂用水稀释； 第三步:喷淋渗透 开松后的短切预氧丝置于器皿中，将稀释后的抗静电剂喷淋在短切预氧丝堆上，用布盖好，静置，使抗静电剂自行下渗； 第四步:复喷淋 检查抗静电剂渗透效果，如渗透不完全，则继续喷淋抗静电剂，盖布，静置至渗透完全； 第五步:梳理前开松 抗静电剂充分渗透后，将加过抗静电剂的短切预氧丝再次放入到开松机中，开松； 第六步:梳理成网 开松后，将短切预氧丝置于梳理机中梳理成网，形成预氧毡坯体； 第七步:碳化/石墨化 将梳理成网的预氧毡坯体经碳化/石墨化处理后制得液流电池电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其特征在于:所述第一步中开松次数为2-6次。
3.根据权利要求1所述的一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其特征在于:所述第二步中抗静电剂与水混合体积比为1:5-1: 3。
4.根据权利要求1所述的一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其特征在于:所述第三步中抗静电剂添加比例为3000-3500ml/t。
5.根据权利要求1所述的一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其征在于:所述第三步中静置时间为15-18h。
6.根据权利要求1所述的一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其特征在于:所述第四步中静置时间为6-8h。
7.根据权利要求1所述的一种降低纤维静电的液流电池电极制备方法，其特征在于:所述第五步中开松次数为2-6次。
【文档编号】H01M4/88GK103956503SQ201410192882
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】谭毅, 施伟, 李佳艳, 李强 申请人:大连理工高邮研究院有限公司