三维高导电网络聚乙烯/碳复合双极板的制备及性能研究

秦野; 韩松; 王硕; 刘畅

doi:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.06.003

塑料科技 ›› 2024, Vol. 52 ›› Issue (06) : 10 -15. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.06.003

理论与研究

三维高导电网络聚乙烯/碳复合双极板的制备及性能研究

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Study on Preparation and Performance of Three-Dimensional and High Conductivity Polyethylene/Carbon Composite Bipolar Plate

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摘要

双极板作为钒电池关键部件之一，其低导电性已成为制约电池性能提升的关键因素。以聚乙烯（PE）和不同维度导电填料，如球状炭黑（CB）、鳞片石墨（FG）、线状碳纤维（CF）和碳纳米管（CNTW）为主要原料，制备了点-线-面三维高导电网络碳塑复合双极板，并深入分析了导电机制。结果表明：33%的球状炭黑可以在聚乙烯内部形成导电通路。15% FG增加了与炭黑的接触面积，从而增加碳塑复合双极板的导电性。7% CNTW和5% CF的加入在双极板中形成短程和长程导电通路，此时电导率和抗弯强度最佳，达到20 S/cm和46.5 MPa。该双极板在300 mA/cm²高电流密度下能量效率达到70%，相对于CB/FG双极板提高了6.5%，且稳定运行500次充放电循环能量效率没有明显衰减，表明该双极板具有良好的倍率性和使用寿命。