用于液流电池电堆的隔膜、单电池及其制备方法技术

本申请提供了一种用于液流电池电堆的隔膜、单电池及其制备方法。该隔膜包括边框和离子交换膜，其中，所述边框包括非反应区域和第一过渡区域，所述非反应区域围设在所述第一过渡区域的周围，所述离子交换膜包括反应区域和第二过渡区域，所述第二过渡区域围设在所述反应区域的周围，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域重合，所述边框的材料是耐腐蚀绝缘材料。采用该隔膜使边框中的非反应区域绝缘且无离子交换，减少了电堆的自放电，并大幅提高了非反应区域的机械强度。非反应区域的机械强度。非反应区域的机械强度。

【技术实现步骤摘要】
用于液流电池电堆的隔膜、单电池及其制备方法


[0001]本申请主要涉及液流电池领域，尤其涉及一种用于液流电池电堆的隔膜、单电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]液流电池是一种新型大规模的储能电池，由于其安全性高，寿命长，蓄电容量大，功率与容量分离可调等优点，成为解决风能与太阳能等新型能源间歇不稳定问题的主流手段之一。
[0003]电堆是液流电池的核心部件，单个电堆主要由离子交换膜、电极、双极板等关键部件构成，其中，离子交换膜是液流电池的关键材料之一，它的性能直接影响液流电池的性能和寿命。由于液流电池通常运用于大规模长时储能系统，电堆的体积较大，电堆组装密封所需的压紧力和剪切力较大，离子交换膜的非反应区在长时间的压紧力和剪切力作用下存在破损风险。同时在实际使用情况中，在离子交换膜非反应区两侧存在少量离子交换，这种现象会导致该区域析出晶体磨损离子交换膜。
[0004]另一方面，为了减小液流电池的浓差极化，液流电池电堆通常采用短流程(长宽比值较大)结构设计，大大减小了离子交换膜的利用率。因此，针对上述技术问题，如何提高离子交换膜在非反应区的机械强度和绝缘性以及减小离子交换膜在非反应区的材料占比是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题是提供一种提高离子交换膜非反应区机械强度和绝缘性、提高离子交换膜利用率的隔膜、单电池及其制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于液流电池电堆的隔膜，包括边框和离子交换膜，其中，所述边框包括非反应区域和第一过渡区域，所述非反应区域围设在所述第一过渡区域的周围，所述离子交换膜包括反应区域和第二过渡区域，所述第二过渡区域围设在所述反应区域的周围，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域重合，所述边框的材料是耐腐蚀绝缘材料。
[0007]在本申请的一实施例中，所述边框的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯中的任一种或多种的组合。
[0008]在本申请的一实施例中，所述边框的至少一表面的第一过渡区域涂覆有粘接剂，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域通过所述粘接剂进行粘接。
[0009]在本申请的一实施例中，所述边框的至少一表面的非反应区域也涂覆有所述粘接剂。
[0010]在本申请的一实施例中，所述粘接剂是含氟粘接剂。
[0011]在本申请的一实施例中，所述粘接剂包括含氟的聚丙烯酸酯类粘接剂、含氟的环氧树脂类粘接剂、含氟的聚烯烃类粘接剂中的任一种或多种的组合。
[0012]在本申请的一实施例中，所述粘接剂在所述第一过渡区域的厚度小于所述粘接剂在所述非反应区域的厚度。
[0013]在本申请的一实施例中，所述粘接剂在所述第一过渡区域的厚度为5～50μm，所述粘接剂在所述非反应区域的厚度为30～75μm。
[0014]在本申请的一实施例中，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域的宽度相同，都为5mm～30mm。
[0015]在本申请的一实施例中，所述非反应区域的厚度为0.1mm～1mm。
[0016]在本申请的一实施例中，所述边框还包括多个定位结构，所述多个定位结构设置在所述非反应区域。
[0017]在本申请的一实施例中，所述边框还包括多个公用流道孔，所述公用流道孔设置在所述非反应区域。
[0018]本申请为解决上述技术问题还提供了一种用于液流电池电堆的单电池，包括如上所述的隔膜，其中，在所述隔膜的两侧分别依次设置有电极、电极框和双极板。
[0019]本申请为解决上述技术问题还提出一种用于液流电池电堆的隔膜的制备方法，包括：对边框材料进行预裁剪形成边框，所述边框的内部具有镂空区域，所述镂空区域对应于所述隔膜的离子交换膜的反应区域，所述边框包括非反应区域和第一过渡区域，所述非反应区域围设在所述第一过渡区域的周围；在所述边框的至少一表面的第一过渡区域涂覆粘接剂，并对涂覆后的粘接剂进行热固化处理；对离子交换膜进行裁剪，所述离子交换膜包括反应区域和第二过渡区域，所述第二过渡区域围设在所述反应区域的周围；将所述离子交换膜与所述边框贴合，并使所述第一过渡区域和所述第二过渡区域重合；对所述边框和所述离子交换膜进行热压处理；对经过热压处理之后的所述边框和所述离子交换膜进行冷压固化定型处理。
[0020]在本申请的一实施例中，在所述边框的至少一表面的第一过渡区域涂覆粘接剂的同时，还包括：在所述边框的至少一表面的非反应区域涂覆所述粘接剂。
[0021]在本申请的一实施例中，将所述离子交换膜与所述边框贴合的步骤包括：将所述离子交换膜设置在两个所述边框之间。
[0022]在本申请的一实施例中，所述热固化处理的处理温度为80～100℃，处理时长为5～300s。
[0023]在本申请的一实施例中，所述热压处理的处理温度为120～150℃，压强为1～2.5Mpa，处理时长为30～60s。
[0024]在本申请的一实施例中，所述冷压固化定型处理的压强为5～10Mpa，处理时长为90～300s。
[0025]在本申请的一实施例中，对边框材料进行预裁剪的步骤还包括：在所述非反应区域中形成多个定位结构。
[0026]在本申请的一实施例中，还包括：对经过冷压固化定型处理之后的所述边框和所述离子交换膜进行裁剪，满足所述隔膜的轮廓尺寸要求，并且在所述边框上形成公用流道孔。
[0027]本申请针对液流电池离子交换膜在非反应区域机械强度差、绝缘性不佳导致其使用寿命短的问题，提出了一种用于液流电池电堆的隔膜及其制备方法，为离子交换膜设置
了边框，采用耐腐蚀性边框材料作为边框材料，使边框中的非反应区域绝缘且无离子交换，减少了电堆的自放电，并大幅提高了非反应区域的机械强度。同时，本申请的隔膜显著提高了离子交换膜的利用率，降低了液流电池离子交换膜的成本，并且隔膜可通过边框材料与电极框进行焊接或者粘接密封，减少电堆膜侧传统密封橡胶的使用，减少维护成本。本申请的隔膜边框具有一定硬度，还进一步的解决了液流电池领域由于离子交换膜材料偏软而难以实现自动化生产的问题。
附图说明
[0028]包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：
[0029]图1是本申请一实施例的用于液流电池电堆的隔膜的结构示意图；
[0030]图2是本申请一实施例的液流电池电堆的结构示意图；
[0031]图3是本申请一实施例的用于液流电池电堆的隔膜的制备方法的示例性流程图。
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于液流电池电堆的隔膜，其特征在于，包括边框和离子交换膜，其中，所述边框包括非反应区域和第一过渡区域，所述非反应区域围设在所述第一过渡区域的周围，所述离子交换膜包括反应区域和第二过渡区域，所述第二过渡区域围设在所述反应区域的周围，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域重合，所述边框的材料是耐腐蚀绝缘材料。2.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述边框的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯中的任一种或多种的组合。3.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述边框的至少一表面的第一过渡区域涂覆有粘接剂，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域通过所述粘接剂进行粘接。4.如权利要求3所述的隔膜，其特征在于，所述边框的至少一表面的非反应区域也涂覆有所述粘接剂。5.如权利要求3或4所述的隔膜，其特征在于，所述粘接剂包括含氟的聚丙烯酸酯类粘接剂、含氟的环氧树脂类粘接剂、含氟的聚烯烃类粘接剂中的任一种或多种的组合。6.如权利要求4所述的隔膜，其特征在于，所述粘接剂在所述第一过渡区域的厚度小于所述粘接剂在所述非反应区域的厚度，所述非反应区域的厚度为0.1mm～1mm。7.如权利要求6所述的隔膜，其特征在于，所述粘接剂在所述第一过渡区域的厚度为5～50μm，所述粘接剂在所述非反应区域的厚度为30～75μm。8.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述第一过渡区域和所述第二过渡区域的宽度相同，都为5mm～30mm。9.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述边框还包括多个定位结构和多个公用流道孔，所述多个定位结构和多个公用流道孔设置在所述非反应区域。10.一种用于液流电池电堆的单电池，其特征在于，包括如权利要求1
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9任一项所述的隔膜，其中，在所述隔膜的两侧分别依次设置有电极、电极框和双极板。11.一种用于液流电池电堆的隔膜的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐陆澎，姜宏东，程子强，姚鹤，刁延伟，
申请(专利权)人：寰泰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：