專利名稱：一種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液流電池用電極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外研究報(bào)道的復(fù)合導(dǎo)電板一般都是使用如聚こ烯(PE)、聚丙烯(PP)、PS等熱塑性塑料和酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂等熱固性塑料加導(dǎo)電碳粉或石墨粉等導(dǎo)電填料制成，導(dǎo)電主要依靠碳粉或石墨粉等材料的擠壓接觸，電阻率一般都在O. I Ω · Cm以上。專利CN101150192報(bào)道的一種低電阻導(dǎo)電塑料板電阻率大于1Ω · cm。專利CN101525468報(bào)道的復(fù)合導(dǎo)電塑料板制備過程需要濃硫酸高溫處理，エ藝復(fù)雜且導(dǎo)電板易滲漏，質(zhì)量難以保證。導(dǎo)電板電阻率較大，應(yīng)用于液流電池會(huì)極大的降低產(chǎn)品電性能，導(dǎo)致液流電池功率低、単元功率成本高。導(dǎo)電板作為產(chǎn)品的ー個(gè)組件，從成本角度講，需要エ藝簡單，便于投產(chǎn)。因此，尋找另外ー種低電阻率、エ藝簡單的復(fù)合導(dǎo)電板制備方法已經(jīng)成為液流電池領(lǐng)域的ー個(gè)重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的制備方法。本發(fā)明的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其原料的質(zhì)量百分比組成為
環(huán)氧樹脂或環(huán)氧こ烯基樹脂 20% 80%
固化劑O. 5% 60%
促進(jìn)劑0% 5%
導(dǎo)電填料5% 50%
石墨租1% 60%。本發(fā)明中的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的厚度為O. I 10mm，電阻率小于I Ω · cm。本發(fā)明中的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的固化劑為胺類固化劑、改性胺類固化劑、酸酐類固化劑或自由基引發(fā)類固化劑。本發(fā)明中的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的促進(jìn)劑為胺類促進(jìn)劑或異辛酸鈷促進(jìn)劑。本發(fā)明中的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電碳纖維、碳粉、石墨粉、金屬粉末中的ー種或以上，導(dǎo)電板的電阻率小于100 Ω · Cm。本發(fā)明中的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的石墨氈采用炭纖維網(wǎng)絡(luò)狀材料制成，導(dǎo)電板厚度為O. 5臟-ICtam,電阻率小于10 Ω · cm。本發(fā)明的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的制備方法，包括以下步驟
a)將液態(tài)高分子樹脂和導(dǎo)電填料混合，超聲、攪拌分散均勻，得到混合液體X;
b)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體；C)在混合液體X中加入一定比例固化劑，攪勻，得到混合液體Y ；
d)將剪裁好的一定厚度的石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱，使混合液體Y充分浸入石墨氈中；
e)取出浸潤后的石墨氈，放入成型模具中壓平，待混合液體Y固化后脫摸，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。上述步驟a中的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電碳纖維、碳粉、石墨粉、金屬粉末中的一種或以上，導(dǎo)電板的電阻率小于100 Ω · cm。上述步驟d中的石墨租采用炭纖維網(wǎng)絡(luò)狀材料制成，導(dǎo)電板厚度為O. 5mm-1Omm,電阻率小于10 Ω · cm。 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技木工藝復(fù)雜、電阻率大以及質(zhì)量難以保證等突出缺點(diǎn)，以炭租或石墨租為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)骨架，制備出一種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。電阻率小于0.02 Ω ^cm,比目前導(dǎo)電塑料板降低Γ2個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明的有益效果是(I)采用常溫成型方式，制備エ藝簡單；(2)采用無線網(wǎng)絡(luò)貫穿導(dǎo)電模型，導(dǎo)電性能好，利于降低単元功率電池成本；(3)采用一次成型技術(shù)，可靠性聞。本發(fā)明的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的耐氧化、耐強(qiáng)酸性電解液腐蝕性能，使用壽命是石墨板的200%以上，在電池使用中最大充放電電流密度可達(dá)到180mA · cm_2，是導(dǎo)電塑料板200%以上，機(jī)械強(qiáng)度是石墨板的10倍，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)描述。實(shí)施例I
以聚四氟こ烯材料制作復(fù)合導(dǎo)電板成型模具，環(huán)氧樹脂采用無錫藍(lán)星樹脂廠生產(chǎn)的615A環(huán)氧樹脂，固化劑采用無錫藍(lán)星樹脂廠生產(chǎn)的593改性胺類固化劑，導(dǎo)電填料采用南通永通環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的特種導(dǎo)電碳粉，石墨氈采用蘭州碳素復(fù)合材料廠生產(chǎn)的石墨氈，經(jīng)如下エ藝制備低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板
(I )20°C下，將615A環(huán)氧樹脂和導(dǎo)電碳粉，按10:1比例混合，通過超聲波和攪拌相結(jié)合的方式，使碳粉分散均勻，得到混合液體X ;
(2)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體，真空度在IOPa IOOOPa保壓lOmin，然后取出；
(3)在混合液體X中加入593固化劑(質(zhì)量比615A:593=4:1)，攪勻，得到混合液體Y
(4)將石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中，保持真空度在IOPa IOOOPa保壓IOmin,使混合液體Y充分浸入石墨租孔隙中；
(5)取出浸潤好的石墨氈，放入成型模具中，保持IOMpa10h，待Y固化后脫摸，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。實(shí)施例2
以聚四氟こ烯材料制作成型模具，環(huán)氧樹脂采用無錫藍(lán)星樹脂廠生產(chǎn)的E51環(huán)氧樹月旨，固化劑采用無錫藍(lán)星樹脂廠生產(chǎn)的593改性胺類固化劑，導(dǎo)電填料采用南通永通環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的特種導(dǎo)電碳粉，石墨氈采用蘭州碳素復(fù)合材料廠生產(chǎn)的石墨氈，經(jīng)如下エ藝制備低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板
(1)20°C下，將E51環(huán)氧樹脂和導(dǎo)電碳粉，按10:1比例混合，通過超聲波和攪拌相結(jié)合的方式，使碳粉分散均勻，得到混合液體X ;
(2)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體，真空度在IOPa IOOOPa保壓15min，然后取出；
(3)在混合液體X中加入593固化劑(質(zhì)量比E51:593=4.5:1 )，攪勻，得到混合液體Y ；
(4)將炭氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中，保持真空度在IOPa IOOOPa保壓15min，使混合液體Y充分浸入炭氈孔隙中；
(5)取出浸潤好的炭氈，放入成型模具中，IOMpa壓カ保持12h，待Y固化后脫摸，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。實(shí)施例3
以聚四氟こ烯材料制作復(fù)合導(dǎo)電板成型模具，以E51環(huán)氧樹脂(無錫藍(lán)星樹脂廠)、334固化劑(無錫藍(lán)星樹脂廠)，導(dǎo)電碳粉(廣州潤鋒化工有限公司)，石墨氈(蘭州碳素復(fù)合材料廠)為原料，經(jīng)如下エ藝制備低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板
(1)20°C下，將E51環(huán)氧樹脂和導(dǎo)電碳粉，按10:1比例混合，通過超聲波和攪拌相結(jié)合的方式，使碳粉分散均勻，得到混合液體X ;
(2)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體，真空度在IOPa IOOOPa保壓15min，然后取出；
(3)在混合液體X中加入593固化劑(質(zhì)量比E51:334=3.3:1 )，攪勻，得到混合液體Y ；
(4)將石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中，保持真空度在IOPa IOOOPa保壓20min,使混合液體Y充分浸入石墨租孔隙中；
(5)取出浸潤好的石墨氈，放入成型模具中，保持IOMpa15h，待Y固化后脫摸，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。實(shí)施例4
以聚四氟こ烯材料制作復(fù)合導(dǎo)電板成型模具，環(huán)氧こ烯基樹脂采用北京藍(lán)星化工新材料股份有限公司生產(chǎn)的WSR-V118環(huán)氧こ烯基樹脂，固化劑采用成都聯(lián)合試劑廠生產(chǎn)的過氧化鉀こ酮自由基類固化劑，促進(jìn)劑采用成都聯(lián)合試劑廠生產(chǎn)的含量為12%的異辛酸鈷促進(jìn)劑，到點(diǎn)填料采用廣州潤鋒化工有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)電碳粉，石墨氈采用蘭州碳素復(fù)合材料廠生產(chǎn)的石墨氈，經(jīng)如下エ藝制備低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板
(I )15°C下，將WSR-V118環(huán)氧こ烯基樹脂和導(dǎo)電碳粉，按10:1比例混合，通過超聲波和攪拌相結(jié)合的方式，使碳粉分散均勻，得到混合液體X ；
(2)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體，真空度在IOPa IOOOPa保壓5min，然后取出； (3)在混合液體X中加入過氧化鉀こ酮引發(fā)劑、含量為12%的異辛酸鈷促進(jìn)劑(質(zhì)量比WSR-Vl 18:氧化鉀こ酮異辛酸鈷=50:1 :1)，攪勻，得到混合液體Y ;
(4)將石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中，保持真空度在IOPa IOOOPa保壓IOmin,使混合液體Y充分浸入石墨租孔隙中；
(5)取出浸潤好的石墨氈，放入成型模具中，保持IOMpa4h，待Y固化后脫模，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。
實(shí)施例5
以聚四氟こ烯材料制作復(fù)合導(dǎo)電板成型模具，環(huán)氧こ烯基樹脂采用濟(jì)南易盛樹脂廠生產(chǎn)的V470こ烯基樹脂，固化劑采用成都聯(lián)合試劑廠生產(chǎn)的過氧化鉀こ酮自由基類固化劑，促進(jìn)劑采用成都聯(lián)合試劑廠生產(chǎn)的含量為12%的異辛酸鈷促進(jìn)劑，導(dǎo)電填料采用廣州潤鋒化工有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)電碳粉，石墨氈采用蘭州碳素復(fù)合材料廠生產(chǎn)的石墨氈，經(jīng)如下エ藝制備低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板
(1)15°C下，將V470こ烯基 樹脂和導(dǎo)電碳粉，按10:1比例混合，通過超聲波和攪拌相結(jié)合的方式，使碳粉分散均勻，得到混合液體X ;
(2)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體，真空度在IOPa IOOOPa保壓5min，然后取出；
(3)在混合液體X中加入過氧化鉀こ酮引發(fā)劑、含量為12%的異辛酸鈷促進(jìn)劑(質(zhì)量比V470:氧化鉀こ酮異辛酸鈷=50:1 :1)，攪勻，得到混合液體Y;
(4)將石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中，保持真空度在IOPa IOOOPa保壓IOmin,使混合液體Y充分浸入石墨租孔隙中；
(5)取出浸潤好的石墨氈，放入成型模具中，保持IOMpa4h，待Y固化后脫模，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。實(shí)施例6
以聚四氟こ烯材料制作復(fù)合導(dǎo)電板成型模具，環(huán)氧こ烯基樹脂采用上海富晨化工有限公司生產(chǎn)的881環(huán)氧こ烯基樹脂，固化劑采用上海富晨化工有限公司生產(chǎn)的過氧化甲こ酮自由基類固化劑，促進(jìn)劑采用上海富晨化工有限公司生產(chǎn)的含量為12%的異辛酸鈷促進(jìn)齊U，導(dǎo)電填料采用廣州潤鋒化工有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)電碳粉，石墨氈采用蘭州碳素復(fù)合材料廠生產(chǎn)的石墨氈，經(jīng)如下エ藝制備低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板
(1)15°C下，將881環(huán)氧こ烯基樹脂和導(dǎo)電碳粉，按10:1比例混合，通過超聲波和攪拌相結(jié)合的方式，使碳粉分散均勻，得到混合液體X ；
(2)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體，真空度在IOPa IOOOPa保壓5min，然后取出；
(3)在混合液體X中加入過氧化鉀こ酮引發(fā)劑、含量為12%的異辛酸鈷促進(jìn)劑(質(zhì)量比881:氧化鉀こ酮異辛酸鈷=66:1 :1),攪勻，得到混合液體Y;
(4)將石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中，保持真空度在IOPa IOOOPa保壓IOmin,使混合液體Y充分浸入石墨租孔隙中；
(5)取出浸潤好的石墨氈，放入成型模具中，保持IOMpa4h，待Y固化后脫模，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。實(shí)施例7
本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施例6相同，其不同之處在于其中的導(dǎo)電填料特種導(dǎo)電碳粉采用金屬粉末替代。實(shí)施例8
本實(shí)施例其它內(nèi)容與實(shí)施例3相同，其不同之處在于其中的固化劑改性胺類固化劑采用酸酐類固化劑替代。
權(quán)利要求
1.一種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其特征在干所述的導(dǎo)電板原料的質(zhì)量百分比組成為 環(huán)氧樹脂或環(huán)氧こ烯基樹脂 20% 80% 固化劑O. 5% 60% 促進(jìn)劑0% 5% 導(dǎo)電填料5% 50% 石墨租1% 60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其特征在于所述的復(fù)合導(dǎo)電板厚度為O. I臟 10臟，電阻率小于I Ω · cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其特征在于所述的固化劑為胺類固化齊U、改性胺類固化劑、酸酐類固化劑或自由基引發(fā)類固化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其特征在于所述的促進(jìn)劑為胺類促進(jìn)劑或異辛酸鈷促進(jìn)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其特征在于所述的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電碳纖維、碳粉、石墨粉、金屬粉末中的一種或以上，導(dǎo)電板的電阻率小于100 Ω · cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板，其特征在于所述的石墨氈采用炭纖維網(wǎng)絡(luò)狀材料制成，導(dǎo)電板厚度為O. 5mm IOmm,電阻率小于10 Ω · cm。
7.—種權(quán)利要求I所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括以下步驟 a)將液態(tài)高分子樹脂和導(dǎo)電填料混合，超聲、攪拌分散均勻，得到混合液體X； b)將混合液體X在真空箱中排除液體中的氣體； c)在混合液體X中加入一定比例固化劑，攪勻，得到混合液體Y； d)將剪裁好的一定厚度的石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱，使混合液體Y充分浸入石墨氈中； e)取出浸潤后的石墨氈，放入成型模具中壓平，待混合液體Y固化后脫摸，即得到低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的制備方法，其特征在于所述的步驟a中的導(dǎo)電填料為導(dǎo)電碳纖維、碳粉、石墨粉、金屬粉末中的ー種或以上，導(dǎo)電板的電阻率小于 100 Ω · cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的制備方法，其特征在干所述的步驟d中的石墨租采用炭纖維網(wǎng)絡(luò)狀材料制成，導(dǎo)電板厚度為O. 5mm IOmm,電阻率小于10 Ω · cm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板及其制備方法。本發(fā)明的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的原料的質(zhì)量百分含量組成為環(huán)氧樹脂或環(huán)氧乙烯基樹脂20%～80%、固化劑0.5%～60%、促進(jìn)劑0%～5%、導(dǎo)電填料5%～50%、石墨氈1%～60%。本發(fā)明的低電阻率復(fù)合導(dǎo)電板的制備方法包括步驟將環(huán)氧乙烯基樹脂或環(huán)氧樹脂和導(dǎo)電碳粉混合，超聲、攪拌分散均勻，真空排氣，得到混合液體X；向混合液體X中加入固化劑和促進(jìn)劑，得到混合液體Y,然后將石墨氈浸入混合液體Y中，放入真空箱中排氣；然后將浸漬好的石墨氈取出放入聚四氟乙烯模具中，固化成型，脫模。采用本發(fā)明制備的復(fù)合導(dǎo)電板電阻率低、抗?jié)B漏性好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿腐蝕、耐氧化性好，生產(chǎn)工藝簡單，成本低。
文檔編號(hào)C08K3/04GK102643515SQ20121012213
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者劉效疆, 孟凡明, 李曉兵, 閻紅衛(wèi), 陳偉, 馬海波 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院電子工程研究所