一种亲水液流电池电极织物及制备方法与流程

本发明涉及新能源，特别涉及一种亲水液流电池电极织物及制备方法。

背景技术：

1、目前市面上现有液流电池使用的电极织物主要为亲水石墨毡和亲水电极。其主要的制备工艺为：选择均匀性和一致性较好的预氧丝纤维，将其短切成短纤，然后经过针刺制成预氧丝针刺毡或纺纱加捻纺织成布。将预氧丝针刺毡或预氧丝布先碳化，再石墨化，制成石墨毡。之后在高温环境下经过烯烃类气体或氨气或水蒸气等的一种或几种混合气体活化，在石墨化过后的碳纤维表面接枝上亲水官能团，制成具有亲水性的石墨毡。

2、现有技术工艺存在以下问题：(1)目前接枝活性官能团的活化工艺，其在碳纤维表面接枝的亲水官能团容易脱落，结合力相对较差；(2)亲水官能团容易与空气中其他物质或包装材料上的物质发生反应，失去亲水性；(3)较高温度、日晒和盐雾环境等情况都可以使亲水官能团脱落或发生反应，引发失活；(4)活化时，对活化设备要求较高，设备成本较高；活化过程属于高耗能、高污染和高排放的三高工艺，环保处理成本较高。同时，活化过程也具有消防和防毒安全风险，消防和防毒处理成本也较高。因此活化工艺综合生产成本高，生产效率较低，生产周期较长。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，提供一种亲水液流电池电极织物及制备方法。

2、第一方面，本发明提供了一种亲水导电浆料，是采用以下技术方案得以实现的。

3、一种亲水导电浆料，包括以下重量百分比的组分：

4、

5、

6、进一步的，所述亲水碳素导电粉体为石墨粉、碳纳米管粉、石墨烯粉、导电炭黑粉、碳纤维粉中的一种或多种的混合粉。

7、进一步的，所述亲水碳素导电粉体的制备方法为：将粉体在800-1200℃下，隔绝空气，通入co2或水蒸气或二者的混合气体，处理3-20min，对粉体表面进行接枝改性。

8、进一步的，所述耐酸碱树脂选用有机氟树脂或聚丙烯树脂。

9、进一步的，所述分散剂选用聚季铵盐类表面活性剂或非离子型高分子表面活性剂。

10、进一步的，所述消泡剂选用醇类或改性有机硅类消泡剂。

11、进一步的，所述增稠剂选用非离子型高分子聚合物。

12、进一步的，所述流平剂选用聚醚改性有机硅高分子聚合物。

13、进一步的，所述成膜剂选用醇类物质。

14、第二方面，本发明提供了一种亲水导电浆料的制备方法，是采用以下技术方案得以实现的。

15、一种上述亲水导电浆料的制备方法，包括以下步骤：

16、a.将规定量的亲水碳素导电粉体加入溶剂中，并加入分散剂，经过预分散、砂磨后制成分散液；

17、b.将所得分散液加入到规定量的耐酸碱树脂中；

18、c.向步骤b所得混合物中加入规定量的消泡剂、增稠剂、流平剂和成膜剂，充分搅拌，再反复经过挤压得到亲水导电浆料。

19、第三方面，本发明提供了一种液流电池电极织物的制备方法，是采用以下技术方案得以实现的。

20、一种液流电池电极织物的制备方法，包括以下步骤：

21、ⅰ.制备织物：

22、s1.选择极限氧指数在40-45％的预氧丝纤维，将其短切成短纤，然后经过针刺制成预氧丝针刺毡或经过纺纱、加捻、纺织成预氧丝布；

23、s2.将预氧丝针刺毡或预氧丝布进行碳化，制成碳纤维织物；

24、s3.将碳化后的碳纤维织物进行石墨化，制成石墨化的碳纤维织物；

25、ⅱ.配置亲水导电浆料

26、采用上述方法制备得到亲水导电浆料；

27、ⅲ.浸轧处理

28、采用步骤ⅱ所得亲水导电浆料对步骤ⅰ所得石墨化的碳纤维织物进行浸轧处理；

29、ⅳ.烘干固化；

30、ⅴ.裁切。

31、进一步的，步骤ⅰs2中，碳化处理条件为：碳化温度为800-1500℃，保护气氛为氩气或氮气，处理时间为2-6h。

32、进一步的，步骤ⅰs3中，石墨化温度为1800-2500℃，最高温度保温时间为10-600分钟。

33、进一步的，步骤ⅳ中，烘干固化处理条件为：烘干时间10-30分钟，烘干温度100-200℃。

34、第四方面，本发明提供了一种液流电池电极织物，是采用以下技术方案得以实现的。

35、一种上述制备方法制备得到的液流电池电极织物。

36、本申请具有以下有益效果。

37、(1)本申请的亲水性导电浆料在织物纤维表面固化形成的亲水涂层具有较强的附着力，涂层亲水性不易失活；涂层不与空气中其他物质或包装材料上物质发生反应；涂层具有较高的耐温、耐日晒和耐盐雾能力；

38、(2)浸渍亲水浆料时，对设备要求较低，普通纺织浸轧设备即可满足要求；浸渍和固化浆料过程能耗低、无污染和排放极少，环保处理成本低；浸渍和固化亲水浆料过程无消防和防毒安全风险，无需消防和防毒处理；亲水处理工艺综合生产成本低，生产效率高，生产周期短。

技术特征：

1.一种亲水导电浆料，其特征在于：包括以下重量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的一种亲水导电浆料，其特征在于：所述亲水碳素导电粉体选用石墨粉、碳纳米管粉、石墨烯粉、导电炭黑粉、碳纤维粉中的一种或多种的混合粉。

3.根据权利要求1所述的一种亲水导电浆料，其特征在于：所述亲水碳素导电粉体的制备方法为：将粉体在800-1200℃下，隔绝空气，通入co2或水蒸气或二者的混合气体，处理3-20min，对粉体表面进行接枝改性。

4.根据权利要求1所述的一种亲水导电浆料，其特征在于：所述耐酸碱树脂选用有机氟树脂或聚丙烯树脂。

5.一种权利要求1-4任一所述亲水导电浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.一种液流电池电极织物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述一种液流电池电极织物的制备方法，其特征在于：步骤ⅰs2中，碳化处理条件为：碳化温度为800-1500℃，保护气氛为氩气或氮气，处理时间为2-6h。

8.根据权利要求6所述一种液流电池电极织物的制备方法，其特征在于：步骤ⅰs3中，石墨化温度为1800-2500℃，最高温度保温时间为10-600分钟。

9.根据权利要求6所述一种液流电池电极织物的制备方法，其特征在于：步骤ⅳ中，烘干固化处理条件为：烘干时间10-30分钟，烘干温度100-200℃。

10.一种权利要求5-9任一所述制备方法制备得到的液流电池电极织物。

技术总结
本发明公开了一种亲水液流电池电极织物及制备方法。本发明将预氧丝织物在经过碳化和活化后，通过浸渍亲水性导电浆料，使亲水性导电浆料充分附着在织物纤维表面，再经过高温固化，使浆料与织物纤维紧密结合，制成的具有较强亲水性的电极导电织物。所述亲水性导电浆料包括以下重量百分比的组分：亲水碳素导电粉体10％‑30％；耐酸碱树脂5‑30％；分散剂0.5％‑10％；消泡剂0.2‑5％；增稠剂0.2‑5％；流平剂0.2‑5％；成膜剂0.2‑5％；溶剂：20％‑50％。本申请的亲水性导电浆料在织物纤维表面固化形成的亲水涂层具有较强的附着力，涂层亲水性不易失活。

技术研发人员：庹凯泓,茆胜,齐力然,贾国强,刘卓,周银明
受保护的技术使用者：嘉兴纳科新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13