一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶及其制备方法与流程

本发明涉及电池密封材料，具体为一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶及其制备方法。

背景技术：

1、全钒液流电池是液流电池中技术较为成熟、原材料更为可控、商业化进程领先的优选技术路线。从技术路线产业化程度看，目前主要有锌溴液流电池、全钒液流电池、铁铬液流电池这三种技术路线产业化程度领先。铁铬液流电池因为铬离子活性低、电池容量衰减快、电压等级和能量密度低等一系列技术问题困扰，产业化进程一直较慢。锌溴液流电池由于电池循环寿命短、电池效率低，以及溴化锌电解液中溴的金属腐蚀性，目前可能面临被淘汰的局面，目前国内做锌溴液流的公司比较少。全钒液流电池不仅在液流电池领域众多技术路线中脱颖而出，对比其他长时储能技术，全钒液流电池还具备更好的选址灵活度和显著的成本优势。

2、在全钒液流电池的制造过程中，密封材料扮演着至关重要的角色。它不仅能够确保电池各个部件之间的紧密连接，防止电解液泄漏，还能够提高电池的整体性能和使用寿命。因此，一款性能优良、价格合理的密封材料对于液流电池的产业化发展至关重要。

3、根据中华人民共和国能源行业标准，《全钒液流电池用橡胶类密封技术条件nb/t10092-2018》中5.1.2要求，密封件不应含有对全钒液流电池电解液、电堆、管道或配件的性能及寿命有害的物质，有害物质至少包括邻苯类增塑剂、重金属（如铅、镉、铜等）及硅类阻燃剂。

4、与此同时，国内全钒液流电池生产商提出无“钙”离子要求，反观目前市面全钒液流电池使用的氟胶类密封垫均含有金属钙离子，因为氟胶配种中都会使用金属氧化钙作为一种助剂，用于提升材料的整体性能。钙离子（ca2+）对液流电池的影响主要体现在其对电解液稳定性和电化学性能的影响，降低了全钒液流电池的使用寿命和效率。在低浓度的钒和硫酸的电解液中，钙离子主要影响五价钒电解液在高温下的稳定性。而在高浓度的钒和硫酸电解液中，钙离子主要影响三价和四价钒电解液在低温下的稳定性。这表明钙离子对液流电池的影响与其浓度以及电解液的温度有关。具体来说，钙离子在低浓度条件下，可能会降低五价钒电解液在高温下的稳定性；而在高浓度条件下，则可能会影响三价和四价钒电解液在低温下的稳定性。

5、此外，研究还发现，钙离子对四价和五价钒电解液的电化学性能影响较小，但对三价钒电解液的电化学反应可逆性有明显影响。这表明在特定条件下，钙离子会对电池的性能产生一定的影响，特别是在涉及到三价钒电解液的应用场景中，需要特别注意钙离子的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种不含钙离子的用于全钒液流电池密封的氟橡胶，该材料不但性能优良，而且其不含钙离子，不会对液流电池的稳定性和电化学性能产生影响。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，按重量份包括如下组分：氟橡胶：100份；炭黑：10～15份；脱模剂：0.8～1.2份；氧化镁：3～6份；无机矿物吸酸剂：4～8份；促进剂：1～2份；硫化剂：2～5份。

4、更进一步地，一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，按重量份包括如下组分：氟橡胶：100份；炭黑：10份；脱模剂：1份；氧化镁：4份；无机矿物吸酸剂：5份；促进剂：1.5份；硫化剂：4份。

5、所述脱模剂为脱模剂ws280。

6、所述无机矿物吸酸剂为新型高效无机矿物吸酸剂sop-606。

7、所述促进剂为促进剂bpp。

8、所述硫化剂为双酚af。

9、更进一步的，本发明所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶的制备方法，包括如下步骤：

10、首先将氟橡胶与脱模剂投入密炼机中进行塑炼；

11、打开密炼室加入氧化镁、无机矿物吸酸剂、炭黑进行混炼，达到一定混炼温度时打开设备进行清扫、翻胶；

12、待温度达到140±2℃时打开密炼机排胶，在开炼机翻胶后出片冷却；停放12-24小时后，向开炼机中添加硫化剂，薄通后出片冷却；停放至少24h后再次进行返炼，薄通3次后出片，待用。

13、所述步骤（1）中塑炼时间为60-90秒。

14、所述步骤（2）中混炼温度到100±2℃、110±2℃、120±2℃、130±2℃时分别打开设备进行清扫、翻胶4次；

15、所述步骤（3）中开炼机翻胶次数为5次。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明公开的无钙氟胶密封材料，不会对全钒液流电池电解液的稳定性和电化学性能产生影响，最大的效果是能够在高低温环境温度变化下有效保证电池反应性能的稳定性及高效性，延长电池的使用寿命，并且价格合理，性能优良。

技术特征：

1.一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，其特征在于，按重量份包括如下组分：氟橡胶：100份；炭黑：10～15份；脱模剂：0.8～1.2份；氧化镁：3～6份；无机矿物吸酸剂：4～8份；促进剂：1～2份；硫化剂：2～5份。

2.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，其特征在于，按重量份包括如下组分：氟橡胶：100份；炭黑：10份；脱模剂：1份；氧化镁：4份；无机矿物吸酸剂：5份；促进剂：1.5份；硫化剂：4份。

3.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，其特征在于，所述脱模剂为脱模剂ws280。

4.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，其特征在于，所述无机矿物吸酸剂为吸酸剂sop-606。

5.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，其特征在于，所述促进剂为促进剂bpp。

6.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶，其特征在于，所述硫化剂为双酚af。

7.根据权利要求1所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中塑炼时间为60-90秒。

9.根据权利要求7所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中混炼温度到100±2℃、110±2℃、120±2℃、130±2℃时分别打开设备进行清扫、翻胶4次。

10.根据权利要求7所述的一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中开炼机翻胶次数为5次。

技术总结
本发明公开了一种用于全钒液流电池密封的无钙氟橡胶及其制备方法，属于电池密封材料技术领域。本发明公开的无钙氟橡胶按重量份包括如下组分：氟橡胶：100份；炭黑：10～15份；脱模剂：0.8～1.2份；氧化镁：3～6份；无机矿物吸酸剂：4～8份；促进剂：1～2份；硫化剂：2～5份。本发明公开的无钙氟胶密封材料，不会对全钒液流电池电解液的稳定性和电化学性能产生影响，最大的效果是能够在高低温环境温度变化下有效保证电池反应性能的稳定性及高效性，延长电池的使用寿命，并且价格合理，性能优良。

技术研发人员：徐劲海,树健,征国涛
受保护的技术使用者：泰州市罡杨橡塑有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5