电极、液流电池及液流电池堆制造技术

本发明专利技术提供了一种电极、液流电池及液流电池堆。其中，该电极包括第一电极层，第一电极层具有相对的第一表面和第二表面，电极还包括设置于第一表面上的第二电极层和/或设置于第二表面上的第三电极层，第二电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目，第三电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目。将该电极应用于液流电池后，电极层组中靠近离子交换膜和/或双极板的区域相比于剩余区域能够具有更大的反应活性位点数目，从而不仅能够在不增加电极厚度的基础上使电极中的反应活性位点数目满足液流电池的需求，还能够通过调整电极的厚度有效地降低电池内阻的增幅，提高液流电池的电压效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液流电池
，具体而言，涉及一种电极、液流电池及液流电池堆。
技术介绍
液流电池由于储存能量的电解液与发生能量转换的电池堆相分离，具有安全性高、功率与容量设计灵活、寿命长以及维护费用低等优点，已在各种储能领域中得到广泛应用。对于现有的液流电池堆，一方面，为了提高电池的电压效率，需要减小电池的内阻，进而需要减小电极的厚度或增加电极的反应活性位点数目；另一方面，为了提高电池的功率密度，需要增加提高电流密度，为了让电池能够承受更大的电流密度，则需要增加电极的反应活性位点数目。对于每个电极，现有技术中通常采用一个均匀的碳毡作为电堆，在单位体积炭毡的反应活性位点数目确定的情况下，为了保持反应面积不变，只能通过增加炭毡的厚度来增加反应活性位点。然而，增加炭毡的厚度又会增加电池的内阻，从而导致电压效率下降。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种电极、液流电池及液流电池堆，以解决现有技术中的液流电池的电压效率较低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电极，包括第一电极层，第一电极层具有相对的第一表面和第二表面，电极还包括设置于第一表面上的第二电极层和/或设置于第二表面上的第三电极层，第二电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目，第三电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目。进一步地，第二电极层与第一电极层的反应活性位点数目之比大于1.05；第三电极层与第一电极层的反应活性位点数目之比大于1.05。进一步地，第二电极层的单位体积比表面积大于第一电极层的单位体积比表面积；第三电极层的单位体积比表面积大于第一电极层的单位体积比表面积。进一步地，第二电极层与第一电极层的单位体积比表面积之比大于1.05；第三电极层与第一电极层的单位体积比表面积之比大于1.05。进一步地，第一电极层包括沿第一表面指向第二表面的方向上顺序层叠的多个子电极层。进一步地，当电极包括第二电极层时，沿第一表面指向第二表面的方向上各子电极层的反应活性位点数目依次降低。进一步地，当电极包括第三电极层时，沿第一表面指向第二表面的方向上各子电极层的反应活性位点数目依次增高。进一步地，当电极包括第二电极层和第三电极层时，靠近第一表面的子电极层和靠近第二表面的子电极层的反应活性位点数目大于其余各子电极层的反应活性位点数目。进一步地，形成第一电极层的材料为碳毡；形成第二电极层的材料选自炭纸、电化学改性后的炭毡和亲水性改性后的炭毡中的任一种或多种；形成第三电极层的材料选自炭纸、电化学改性后的炭毡和亲水性改性后的炭毡中的任一种或多种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种液流电池，包括双极板、液流框、电极和离子交换膜，电极为上述的电极，其中，当电极包括第二电极层时，第二电极层靠近离子交换膜设置；当电极包括第三电极层时，第三电极层靠近双极板设置。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种液流电池堆，包括多个液流电池，液流电池为上述的液流电池。应用本专利技术的技术方案，提供了一种在包括第一电极层的基础上还包括第二电极层和/或第三电极层的电极，由于第二电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目，第三电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目，从而将该电极应用于液流电池后，第二电极层靠近离子交换膜的表面设置，和/或第三电极层靠近双极板的表面设置，使电极层组中靠近离子交换膜和/或双极板的区域相比于剩余区域能够具有更大的反应活性位点数目，从而不仅能够在不增加电极厚度的基础上使电极中的反应活性位点数目满足液流电池的需求，还能够通过调整电极的厚度有效地降低电池内阻的增幅，提高液流电池的电压效率；并且，由于液流电池的电极中存在的反应不均匀性，在靠近离子交换膜和靠近双极板的区域需要较大的反应电流密度，从而通过提高上述电极中靠近离子交换膜和/或双极板的区域的反应活性位点数目，提高了所需区域的反应电流密度，进而提高了液流电池的功率密度。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术所提供的电极的结构示意图；图2示出了本专利技术所提供的液流电池的立体拆分结构示意图；图3示出了本专利技术所提供的包括第二电极层的液流电池的结构示意图；图4示出了本专利技术所提供的包括第三电极层的液流电池的结构示意图；以及图5示出了本专利技术所提供的包括第二电极层和第三电极层的液流电池的结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。正如
技术介绍
中所介绍的，现有技术中为了提高电池的功率密度，需要增加电极的反应活性位点数目，然而为了保持反应面积不变，只能通过增加炭毡的厚度来增加反应活性位点，增加炭毡的厚度又会增加电池的内阻，从而导致电压效率下降。本专利技术的专利技术人针对上述问题进行研究，提出了一种电极，如图1所示，该电极包括第一电极层310，第一电极层310具有相对的第一表面和第二表面，该电极还包括设置于第一表面上的第二电极层320和/或设置于第二表面上的第三电极层330，且当电极包括第二电极层320时，第二电极层320的反应活性位点数目大于第一电极层310的反应活性位点数目，当电极包括第三电极层330时，第三电极层330的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，包括第一电极层(310)，所述第一电极层(310)具有相对的第一表面和第二表面，其特征在于，所述电极还包括设置于所述第一表面上的第二电极层(320)和/或设置于所述第二表面上的第三电极层(330)，所述第二电极层(320)的反应活性位点数目大于所述第一电极层(310)的反应活性位点数目，所述第三电极层(330)的反应活性位点数目大于所述第一电极层(310)的反应活性位点数目。

【技术特征摘要】
1.一种电极，包括第一电极层(310)，所述第一电极层(310)具有相对的第一表面和第二
表面，其特征在于，所述电极还包括设置于所述第一表面上的第二电极层(320)和/或设
置于所述第二表面上的第三电极层(330)，所述第二电极层(320)的反应活性位点数目
大于所述第一电极层(310)的反应活性位点数目，所述第三电极层(330)的反应活性
位点数目大于所述第一电极层(310)的反应活性位点数目。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，
所述第二电极层(320)与所述第一电极层(310)的反应活性位点数目之比大于1.05；
所述第三电极层(330)与所述第一电极层(310)的反应活性位点数目之比大于1.05。
3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，
所述第二电极层(320)的单位体积比表面积大于所述第一电极层(310)的单位体
积比表面积；
所述第三电极层(330)的单位体积比表面积大于所述第一电极层(310)的单位体
积比表面积。
4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，
所述第二电极层(320)与所述第一电极层(310)的单位体积比表面积之比大于1.05；
所述第三电极层(330)与所述第一电极层(310)的单位体积比表面积之比大于1.05。
5.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述第一电极层(310)包括沿所述第一表面
指向所述第二表面的方向上顺序层叠的多个子电极层。
6.根据权利要求5所述的电极，其特征在于，当所述电极包括所述第二电极层(320)时，

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，汤浩，周正，刘佳燚，高艳，殷聪，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51