一种液流电池用双极板及一种液流电池制造技术

本公开提供了一种液流电池用双极板及一种液流电池，所述液流电池包括第一碳毡、第二碳毡和双极板，所述双极板位于所述第一碳毡和所述第二碳毡中间；所述双极板与所述第一碳毡和所述第二碳毡接触的表面设置有沟槽，所述沟槽内填充有粘结剂；所述沟槽内设置有向所述沟槽外延伸的纤维。本公开提供的技术方案获得的植绒后的双极板表面形成纤维层，纤维层作为与碳毡的接触面，可明显增加二者间摩擦力，在电堆内循环5000次充放电后碳毡未出现滑动移位。还可以降低碳毡和双极板间接触电阻，下降率在30%以上，电堆能量效率提高3%至5%。电堆能量效率提高3%至5%。电堆能量效率提高3%至5%。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池用双极板及一种液流电池


[0001]本文涉及但不限于液流电池
，尤其涉及但不限于一种液流电池用双极板及一种液流电池。

技术介绍

[0002]如今，随着新型清洁能源逐步替代传统能源，储能系统作为新型清洁能源系统环节中必不可少的一环，对整个新型发电产业具备支柱型的作用。由于新型清洁发电能源（例如风能，太阳能等）受自然环境因素影响较大，难以持续性输出稳定安全的电能，因此利用储能电池作为新型发电能源中的衔接部分显得至关重要。而在储能电池领域，由于液流电池具备强大的稳定性和安全性，同时其载电量能力、使用持久度及长时放电的能力都远超其他储能设备（如锂电池、抽水蓄能、空气压缩储能），在储能行业被广泛应用。
[0003]电堆是液流电池的核心部件，目前主流的电堆结构包括端板、进液板、集流板、双极板、电极、离子交换膜。通过特定的顺序压缩整合，形成具备储电效果的电池反应堆。其中，电极一般为碳毡材料，经过碳化和活化处理，使其具备高导电率，高孔隙率，在钒液流电池中广泛应用。
[0004]而现有的液流电池电堆中，双极板与碳毡采用的机械接触的方式存在缺陷，至少包括：1、在电解液冲击的情况下碳毡容易发生滑动导致错位，影响电堆效率和安全性。
[0005]2、双极板与碳毡之间接触电阻较大，导致电堆在充电过程中极化现象严重，能量效率较低。

技术实现思路

[0006]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本公开的保护范围。
[0007]本公开以双极板为基板，在真空环境下，通过例如激光刻蚀的方式在基板上构建微孔通道，再利用例如静电植绒技术将碳纤维原丝植入到微孔内。进而在双极板表面形成碳纤维薄层，该薄层与碳毡可以为同一纤维类材料，可极大增加碳毡与极板间摩擦力，从而防止碳毡出现滑动错位的现象，此外还会进一步减小两者间的接触电阻，增大电堆能量效率。
[0008]本公开提供了一种液流电池用双极板，所述液流电池包括第一碳毡、第二碳毡和双极板，所述双极板位于所述第一碳毡和所述第二碳毡中间；所述双极板与所述第一碳毡和所述第二碳毡接触的表面设置有沟槽，所述沟槽内填充有粘结剂；所述沟槽内设置有向所述沟槽外延伸的纤维。
[0009]在本公开提供的一些实施方案中，所述沟槽的宽度为1μm至100μm。
[0010]在本公开提供的一些实施方案中，所述沟槽的深度为10μm至100μm。
[0011]在本公开提供的一些实施方案中，在所述双极板一侧表面的相邻的沟槽的间距为
1μm至100 μm。
[0012]在本公开提供的一些实施方案中，所述纤维的直径为1μm至100μm，所述纤维的长度为0.1 mm至0.5mm。
[0013]在本公开提供的一些实施方案中，所述纤维在沟槽内的植入深度为10μm至100μm。
[0014]在本公开提供的一些实施方案中，所述沟槽与所述液流电池的电解液流动方向的角度在30
°
至90
°
以内；所述双极板不同的沟槽的尺寸可以不同，不同的纤维的尺寸可以不同，不同的纤维的在沟槽内的植入深度可以不同，不同的双极板表面的沟槽的间距可以不同，不同组的相邻的沟槽的间距可以不同。
[0015]在本公开提供的一些实施方案中，所述纤维的材质各自独立地选自、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维和酚醛基碳纤维中的任意一种或更多种。
[0016]在本公开提供的一些实施方案中，所述纤维的重量占所述未处理的双极板重量的1%至5%。
[0017]在本公开提供的一些实施方案中，所述粘结剂选自聚氨酯植绒胶和丙烯酸植绒胶中的任意一种或更多种。
[0018]在本公开提供的一些实施方案中，所述液流电池选自全钒液流电池、铁铬液流电池、锌铁液流电池和锌溴液流电池中的任意一种或更多种。
[0019]又一方面，本公开提供了上述的双极板的制备方法，所述制备方法包括：在所述双极板与所述第一碳毡和所述第二碳毡接触的表面制备沟槽；在双极板的已制备沟槽的面涂覆所述粘结剂；将双极板表层粘结剂去除，同时存留沟槽内的粘结剂；在粘结剂固化之前将所述纤维植入所述沟槽内，获得所述双极板。
[0020]在本公开提供的一些实施方案中，所述制备方法包括：对未经刻蚀的双极板表面进行清洗，对经过清洗的双极板进行刻蚀；对经过刻蚀的双极板进行除尘并清洗干燥；在双极板的已制备沟槽的面涂覆所述粘结剂；将双极板表层粘结剂去除，同时存留沟槽内的粘结剂；在粘结剂固化之前对双极板进行静电植绒；对静电植绒完成的双极板在真空条件下冷却至室温。
[0021]在本公开提供的一些示例性实施方案中，所述制备方法还包括：对未经清洗的双极板表面进行辊压，在放于绝对平面上进行找平，清理。
[0022]在本公开提供的一些示例性实施方案中，所述制备方法还包括：使用激光进行双极板正反面纵向刻蚀，在双极板表面构建出微沟槽。激光刻蚀过程中对极片刻蚀部位进行抽真空除尘，保证极片表面粉尘合格。
[0023]将双极板浸入到无水乙醇内，随后拿出放入真空干燥箱真空干燥。
[0024]在本公开提供的一些示例性实施方案中，所述制备方法还包括：将干燥后的双极板进行预热；在植绒室内通过静电使所述纤维通过惯性插入双极板含有粘结剂的沟槽中完成植绒。
[0025]将植绒后的双极板放置真空下自然冷却至室温。
[0026]在本公开提供的一些实施方案中，通过刮刀将双极板表层粘结剂去除，存留槽内粘结剂。
[0027]在本公开提供的一些实施方案中，植绒板的直流电压可以为20KV至100KV，双极板和植绒板的间距可以为5cm至10cm。
[0028]在本公开提供的一些实施方案中，可以浸入无水乙醇进行清洗，浸入无水乙醇中的时间可以为10分钟至30分钟，真空干燥温度可以为130℃至150℃，真空干燥时间可以为11小时至13小时；植绒时的预热温度可以为180℃至210℃；植绒室的温度可以为490℃至510℃。
[0029]又一方面本公开还提供了一种液流电池，所述液流电池包括上述的双极板；所述液流电池选自全钒液流电池、铁铬液流电池、锌铁液流电池和锌溴液流电池中的任意一种或更多种。
[0030]本公开的有益效果包括：植绒后的双极板表面形成碳纤维绒层，碳纤维层作为与碳毡的接触面，可明显增加二者间摩擦力，在电堆内循环5000次充放电后碳毡未出现滑动移位。
[0031]可以降低碳毡和双极板间接触电阻，下降率在30%以上，电堆能量效率提高3%至5%。
[0032]本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来专利技术实现和获得。
附图说明
[0033]附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。
[0034]图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池用双极板，其特征在于，所述液流电池包括第一碳毡、第二碳毡和双极板，所述双极板位于所述第一碳毡和所述第二碳毡中间；所述双极板与所述第一碳毡和所述第二碳毡接触的表面设置有沟槽，所述沟槽内填充有粘结剂；所述沟槽内设置有向所述沟槽外延伸的纤维。2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述沟槽的宽度为1μm至100μm；所述沟槽的深度为10μm至100μm；在所述双极板一侧表面的相邻的沟槽的间距为1μm至100 μm。3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述纤维的直径为1μm至100μm，所述纤维的长度为0.1 mm至0.5mm。4.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述纤维在沟槽内的植入深度为10μm至100μm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的双极板，其特征在于，所述沟槽与所述液流电池的电解液流动方向的角度在30
°
至90
°
以内。6.根据权利要求1至4中任一项所述的双极板，其特征在于，所述纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振，马赫迪，刘会超，葛启明，
申请(专利权)人：北京普能世纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：