一种液流电池双极板及集流板制造技术

本公开提供了一种液流电池双极板及集流板，所述双极板或所述集流板包括支撑层，所述支撑层包括与电极接触的第一表面以及与相对的第二表面；所述支撑层设置有贯穿第一表面和第二表面的孔；所述孔内设置有导电填充物；所述第一表面设置有第一区域和第二区域，所述第一区域包围全部的所述孔，所述第二区域为所述第一表面的剩余区域；所述第二表面设置有第三区域和第四区域，所述第三区域包围全部的孔，所述第四区域为所述第二表面的剩余区域；所述第一区域的电阻率小于所述第二区域的电阻率。本公开在保证双极板或集流板物理强度的基础上进行了优化，大大提高了耐腐蚀性、电学性能和力学性能。和力学性能。和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池双极板及集流板


[0001]本文涉及但不限于液流电池
，尤其涉及但不限于一种全钒液流电池双极板及集流板。

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]目前，液流电池使用的双极板或集流板是以各类树脂类塑料为主料，以导电剂，分散剂为辅料制成的导电板，其中树脂类塑料包括PVDF、PP、PE、PVC等，以PVDF为主料的双极板或集流板具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性和导电性，但是在拉伸强度，延展性上表现一般。在边缘封处的容易产生弯折甚至断裂。此外由于双极板或集流板的工作环境的要求，其不被电极覆盖的区域，在接触到对应的电解液时会被腐蚀掉，进而容易导致电池内漏，影响电池的正常使用。

技术实现思路

[0004]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权利要求的保护范围。
[0005]本公开以金属板等具备较高强度的板材为主要支撑层，在其电极反应区域进行打孔，在孔道内填充导电浆料，固化后采用电化学沉积，物理气相沉积，化学气相沉积等方法在该区域形成致密的导电膜，而在非电极反应区表面涂覆绝缘浆料。本公开在保证双极板物理强度的基础上进行了减重优化。在电极区和非电极区分别进行导电和绝缘处理。大大提高双极板的耐受性和导电性。如只进行单面制备，则可获得电堆集流板，该集流板可直接与电极接触。减少电堆双极板的使用量并提高了导电性。
[0006]本公开实施方案中提供了一种双极板或集流板的支撑层，所述支撑层包括与电极接触的第一表面以及与相对的第二表面；所述支撑层设置有贯穿第一表面和第二表面的孔；所述孔内设置有导电填充物；所述第一表面设置有第一区域和第二区域，所述第一区域包围全部的所述孔，所述第二区域为所述第一表面的剩余区域；所述第二表面设置有第三区域和第四区域，所述第三区域包围全部的孔，所述第四区域为所述第二表面的剩余区域；所述第一区域的电阻率小于所述第二区域的电阻率。
[0007]在本公开提供的一些实施方案中，所述孔的数量可以为一个或多个。
[0008]在本公开提供的一些实施方案中，全部的所述孔的面积占所述第一区域的面积的10%至70%；在本公开提供的一些实施方案中，全部的所述孔的面积占所述第三区域的面积的10%至70%。
[0009]在本公开提供的一些实施方案中，所述导电填充物的密度低于所述支撑层的材质的密度；在本公开提供的一些实施方案中，所述导电填充物的电阻率为1mΩ
×
cm至10mΩ
×
cm。
[0010]在本公开提供的一些实施方案中，所述支撑层的布氏硬度范围为20HB至500HB。
[0011]在本公开提供的一些实施方案中，所述支撑层的材质选自不锈钢、铜合金、钛合金、铝合金和镁合金中的任意一种或更多种。
[0012]又一方面，本公开实施方案中提供了一种双极板，所述双极板包括上述的支撑层；所述第三区域的电阻率小于所述第四区域的电阻率；所述第一区域和所述第三区域设置有导电涂层，所述第二区域和所述第四区域设置有绝缘涂层。
[0013]在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层与所述支撑层的厚度比为(1至10):(10至100)；在本公开提供的一些实施方案中，所述绝缘涂层与所述支撑层的厚度比为(1至10):(10至100)；在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层的电阻率为1mΩ
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cm至10mΩ
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cm；在本公开提供的一些实施方案中，所述绝缘涂层的电阻率为1000mΩ
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cm以上；在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层的材质为掺杂型C/CrN多层梯度镀层，其中的掺杂元素选自Ti、Al、Mo、W、Nb、Ni、Zr、Fe和Si中的任意一种或者更多种。
[0014]在本公开提供的一些实施方案中，各掺杂元素的种类和比例是通过掺杂靶材的选择和电流大小来进行控制的。
[0015]在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层可以使用电化学沉积、物理气相沉积、化学气相沉积和磁控溅射法中的任意一种或更多种方法制备。
[0016]又一方面，本公开实施方案中提供了一种集流板，所述集流板包括上述的支撑层；所述第一区域设置有导电涂层，所述第二区域设置有绝缘涂层。
[0017]在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层与所述支撑层的厚度比为(1至10):(10至100)；在本公开提供的一些实施方案中，所述绝缘涂层与所述支撑层的厚度比为(1至10):(10至100)；在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层的电阻率为1mΩ
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cm至10mΩ
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cm；在本公开提供的一些实施方案中，所述绝缘涂层的电阻率为1000mΩ
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cm以上；在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层的材质为掺杂型C/CrN多层梯度镀层，其中的掺杂元素选自Ti、Al、Mo、W、Nb、Ni、Zr、Fe和Si中的任意一种或者更多种。
[0018]在本公开提供的一些实施方案中，各掺杂元素的种类和比例是通过掺杂靶材的选择和电流大小来进行控制的。
[0019]在本公开提供的一些实施方案中，所述导电涂层可以使用电化学沉积、物理气相沉积、化学气相沉积和磁控溅射法中的任意一种或更多种方法制备。
[0020]又一方面，本公开实施方式中提供了一种液流电池，所述液流电池包括上述的双极板；和/或，所述液流电池包括上述的集流板；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。
[0021]在本公开提供的一些实施方案中，所述电极为液流电池中双极板一侧的电池的电极，所述第二电极为液流电池中双极板另一侧的电池的电极。
[0022]本公开以金属板等具备较高强度的板材为主要支撑层，在其电极反应区域进行打孔，在孔道内填充导电浆料，固化后采用电化学沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等方法在该区域形成致密的导电膜，而在非电极反应区表面涂覆绝缘浆料。本公开在保证双极板物理强度的基础上进行了减重优化。在电极区和非电极区分别进行导电和绝缘处理。大大提高双极板的耐腐蚀性、电学性能和力学性能。如只进行单面制备，则可获得电堆集流板，该集流板可直接与电极接触。减少电堆双极板的使用量并提高了导电性。
[0023]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板或集流板的支撑层，其特征在于，所述支撑层包括与电极接触的第一表面以及与相对的第二表面；所述支撑层设置有贯穿第一表面和第二表面的孔；所述孔内设置有导电填充物；所述第一表面设置有第一区域和第二区域，所述第一区域包围全部的所述孔，所述第二区域为所述第一表面的剩余区域；所述第二表面设置有第三区域和第四区域，所述第三区域包围全部的孔，所述第四区域为所述第二表面的剩余区域；所述第一区域的电阻率小于所述第二区域的电阻率。2.根据权利要求1所述的双极板或集流板的支撑层，其特征在于，全部的所述孔的面积占所述第一区域的面积的10%至70%；全部的所述孔的面积占所述第三区域的面积的10%至70%。3.根据权利要求1或2所述的双极板或集流板的支撑层，其特征在于，所述导电填充物的密度低于所述支撑层的材质的密度；所述导电填充物的电阻率为1mΩ
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cm至10mΩ
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cm。4.根据权利要求1或2所述的双极板或集流板的支撑层，其特征在于，所述支撑层的布氏硬度范围为20HB至500HB。5.根据权利要求1或2所述的双极板或集流板的支撑层，其特征在于，所述支撑层的材质选自不锈钢、铜合金、钛合金、铝合金和镁合金中的任意一种或更多种。6.一种双极板，其特征在于，所述双极板包括权利要求1至5中任一项所述的支撑层；所述第三区域的电阻率小于所述第四区域的电阻率；所述第一区域和所述第三区域设置有导电涂层，所述第二区域和所述第四区域设置有绝缘涂层。7.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于，所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振，赵之令，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：