用于液流电池的石墨毡结构体以及使用其的液流电池制造技术

提供一种用于液流电池的石墨毡结构体以及使用其的液流电池，其能够降低接触电阻，提高电池转换效率，与此同时，降低电堆内部压力，确保密封性，保证电解液流速，避免电池因局部过充而报废，从而延长电堆寿命。该在平面方向包含：第一部分，其由石墨毡材料构成，以及，第二部分，其由石墨毡和/或除石墨毡之外的材料构成，所述第二部分在所述平面方向上具有两条以上的对称轴，所述对称轴经过所述石墨毡结构体在所述平面方向上的中心，所述石墨毡结构体满足如下的条件(1)和(2)中的至少一者：条件(1)：第二部分的压缩模量大于第一部分的压缩模量；条件(2)：第二部分的厚度大于第一部分的厚度。

【技术实现步骤摘要】
用于液流电池的石墨毡结构体以及使用其的液流电池
本专利技术属于液流电池设备领域，具体而言，本专利技术涉及用于液流电池的石墨毡结构体以及使用其的液流电池。
技术介绍
液流电池技术有大规模储能的天然优势：储电量的大小与电解液体积成线性正比，充放电功率由电堆尺寸及数量决定，所以能按照需求，设计出从kW到MW级别不同的充放电功率，可持续放电1小时到数天的不同储能体量的液流电池。液流电池电堆内部一个很重要的组成部件，即石墨毡。通常的液流电池石墨毡组装，是整张石墨毡与隔膜，石墨双极板一起依次叠加，组装时整体加压。在保证密封的同时，对石墨毡进行压缩，从而降低石墨毡与石墨双极板之间的接触电阻，提高能量转换效率。这种技术的主要缺点如下：1.为了保证密封性，降低接触电阻，有可能对石墨毡进行过度压缩。从而导致液体电解液在电堆内部流速降低，大大增加电解液在电堆中过度充电的可能性，致使电堆由于过充而阻塞，最终报废。2.由于电堆中的组件都是柔性材料，这样很难保证电堆数十个甚至上百个单电池的每一个电毡压缩率是相同的。如果有少数电毡压缩过高，则相应的单电池必然会出现过度充电的现象，最终结果必然是电堆失效。3.另一方面，过度压缩石墨毡，会令电堆内部长时间压力过大。密封部件在内部高压的条件下，材料逐渐失效，电堆出现漏液情况。而且电解液阻力过高，使电解液泵超负荷运行，寿命大大降低。反之，如果石墨毡压缩不够，会导致接触电阻增加，电池的能量转换效率下降。引用文献1公开了一种复合型碳毡流道。包括电解液流道，并设置在双极板上，所述电解液流道包括平直并联进口流道、平直并联出口流道以及若干个蛇形支流流道，所述若干个蛇形支流流道依次设置在平直并联进口流道和平直并联出口流道之间，且每个蛇形支流流道的进口分别与平直并联进口流道相连通，每个蛇形支流流道的出口分别与平直并联出口流道相连通，所述平直并联进口流道的进口位置方向位于平直并联出口流道的出口位置方向反向侧。其技术构思在于电解液的导流，没有涉及对安装时由于石墨毡压缩而导致的问题。引用文献2公开了一种便于全钒液流电池中组装石墨毡的安装结构，包括石墨毡与液流框，所述石墨毡上设有便于安装的安装台，所述液流框上设有与安装台配合使用的安装口。该文献也不涉及对安装时由于石墨毡压缩而导致的问题的研究。因此，如何在保证降低接触电阻的同时，保持电解液较低的阻力，降低电堆内压，是现有石墨毡压缩方法下，很难同时兼顾的一个关键问题。引用文献1CN206758557U引用文献2CN206516703U
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术针对上述现有技术中的不足，目的在于提供一种用于液流电池的石墨毡结构体以及使用其的液流电池，其能够降低接触电阻，提高电池转换效率，与此同时，在组装时能够降低电堆内部压力，确保密封性，同时保证电解液流速，避免电池因过充而报废，从而延长电堆寿命。用于解决问题的方案本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案如下。本专利技术首先提供了一种用于液流电池的石墨毡结构体，其特征在于，在平面方向包含：第一部分，其由石墨毡材料构成，以及，第二部分，其由石墨毡和/或除石墨毡之外的材料构成，所述第二部分在所述平面方向上具有两条以上的对称轴，所述对称轴经过所述石墨毡结构体在所述平面方向上的中心，所述石墨毡结构体满足如下的条件(1)和(2)中的至少一者：条件(1)：第二部分的压缩模量大于第一部分的压缩模量；条件(2)：第二部分的厚度大于第一部分的厚度。根据以上所述的石墨毡结构体，根据以上所述的石墨毡结构体，在包含多个第二部分的情况下，该多个第二部分中的每一个分别满足所述条件(1)和(2)中的至少一者。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，在条件(1)中，所述压缩模量在第二部分与第一部分之间具有连续的梯度变化或者不连续的梯度变化，在条件(2)中，所述厚度在第二部分与第一部分之间具有连续的梯度变化或者不连续的梯度变化。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，所述除石墨毡之外的材料为聚合物、碳材料、或它们的组合。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，第二部分由石墨毡构成，满足如下的条件(3)或(4)：条件(3)：第二部分的石墨毡的厚度与第一部分的石墨毡的厚度相同，并且，第二部分的石墨毡的体积密度大于第一部分的石墨毡的体积密度；条件(4)：第二部分的石墨毡的体积密度与第一部分的石墨毡的体积密度相同，并且，第二部分的石墨毡的厚度大于第一部分的石墨毡的厚度。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，在所述石墨毡结构体经过压缩而组装到液流电池中的状态下，第一部分的石墨毡的体积密度处于0.08-0.3g/cm3的范围。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，在所述石墨毡结构体经过压缩而组装到液流电池中的状态下，第一部分的石墨毡的体积密度处于0.08-0.3g/cm3的范围。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，在所述石墨毡结构体经过压缩而组装到液流电池中的状态下，第一部分的石墨毡的压缩量为0-40％。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，在平面方向，所述第一部分面积占所述石墨毡结构体的总面积的60％以上。根据以上任一项所述的石墨毡结构体，所述石墨毡结构体是通过将多个石墨毡进行拼接或层叠而得到的，或者是通过将至少一个石墨毡以及至少一个除石墨毡之外的材料进行拼接或层叠而得到的。进一步，本专利技术还提供了一种液流电池，其使用如以上任一项所述的石墨毡结构体而制成。专利技术的效果根据本专利技术的用于液流电池的石墨毡结构体以及使用其的液流电池，能够降低接触电阻，提高电池转换效率，与此同时，降低电堆内部压力，确保密封性，同时保证电解液流速，避免电池因局部过充而报废，从而延长电堆寿命。附图说明图1为示出本专利技术的石墨毡的构成的一个例子的俯视图。图2为示出本专利技术的石墨毡的构成的一个例子的侧视图。图3为示出本专利技术的石墨毡的构成的一个例子的侧视图。图4为示出本专利技术的石墨毡的构成的一个例子的侧视图。图5为示出本专利技术的石墨毡的构成的一个例子的侧视图。附图标记说明1第一部分2第二部分具体实施方式下面说明本专利技术的具体实施方式。需要说明的是，以下内容可以看作对本专利技术各种实施方式的具体列举或解释，但不应看作对本专利技术实施方案的限制。本专利技术首先提供了一种用于液流电池的石墨毡结构体，其在平面方向包含压缩模量和/或厚度彼此不同的第一部分和第二部分。本专利技术所涉及的石墨毡材料为碳毡在真空或惰性气氛下经2000℃以上高温处理后而得到，含碳量比碳毡高，达99％以上。石墨毡因选用原毡的不同分为沥青基、聚丙烯腈基石墨毡和黏胶基石墨毡三种。相对于现有石墨毡通常具有的均一结构，本专利技术的石墨毡结构体在平面方向包含压缩模量不同和/或厚度不同的第一部分和第二部分。显然，与现有的石墨毡在平面方向上具有均匀的物质结构的情况不同。专利技术人发现，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于液流电池的石墨毡结构体，其特征在于，在平面方向包含：第一部分，其由石墨毡材料构成，以及，第二部分，其由石墨毡和/或除石墨毡之外的材料构成，/n所述第二部分在所述平面方向上具有两条以上的对称轴，所述对称轴经过所述石墨毡结构体在所述平面方向上的中心，/n所述石墨毡结构体满足如下的条件(1)和(2)中的至少一者：/n条件(1)：第二部分的压缩模量大于第一部分的压缩模量；/n条件(2)：第二部分的厚度大于第一部分的厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于液流电池的石墨毡结构体，其特征在于，在平面方向包含：第一部分，其由石墨毡材料构成，以及，第二部分，其由石墨毡和/或除石墨毡之外的材料构成，
所述第二部分在所述平面方向上具有两条以上的对称轴，所述对称轴经过所述石墨毡结构体在所述平面方向上的中心，
所述石墨毡结构体满足如下的条件(1)和(2)中的至少一者：
条件(1)：第二部分的压缩模量大于第一部分的压缩模量；
条件(2)：第二部分的厚度大于第一部分的厚度。


2.根据权利要求1所述的石墨毡结构体，其特征在于，在包含多个第二部分的情况下，该多个第二部分中的每一个分别满足所述条件(1)和(2)中的至少一者。


3.根据权利要求1或2所述的石墨毡结构体，其特征在于，在条件(1)中，所述压缩模量在第二部分与第一部分之间具有连续的梯度变化或者不连续的梯度变化，
在条件(2)中，所述厚度在第二部分与第一部分之间具有连续的梯度变化或者不连续的梯度变化。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的石墨毡结构体，其特征在于，所述除石墨毡之外的材料为聚合物、碳材料、或它们的组合。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的石墨毡结构体，其特征在于，第二部分由石墨毡构成，满足如下的条件(3)或(4)：
条件(3)：第二部分的石墨毡的厚度与第一部分的石墨毡的厚度相同，并且，第二部分的...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖革，王瑾，郑晓昊，
申请(专利权)人：江苏泛宇能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32