本发明专利技术公开了一种复合多孔电极、含有其的单电池和电池堆及其制备方法，该复合多孔电极包括多孔电极本体以及分布在多孔电极本体中抗弯曲性能优于多孔电极本体的强化部，强化部沿多孔电极本体的厚度方向贯通多孔电极本体。当将抗弯曲性能优于多孔电极本体的强化部与多孔电极本体组装形成复合多孔电极后，复合多孔电极具有导电性及多孔结构的同时，其硬度和模量也得到提高，与集流板或极板组合时，控制其产生较小的压缩量就可与集流板或极板具有良好的界面结合，降低两者之间的接触电阻，从而达到既不影响电解液在复合多孔电极内的渗透扩散及氧化还原反应的顺利进行，又能保证复合多孔电极与集流板或极板之间具有较低的接触电阻的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液流电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
全钒氧化还原液流电池分别以钒离子v2+/v3+和V4+/V5+作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，传统的液流单电池的组成 如图I所示。I’为液流框，2’为集流板，3’为多孔电极，4’为隔膜，各组件组成单电池，通过N个单电池的堆叠组成电池堆5’。全钒氧化还原液流电池是通过电解液的电化学氧化还原反应进行存储电荷和对外供电的，其中，比表面积大的多孔电极是电解液发生氧化还原反应的场所，是产生电子和质子的区域，因此多孔电极的性能对钒电池的充放电效率产生很大影响。当多孔电极和集流板组合时，由于多孔电极是类似海绵的多孔性碳材料，孔隙率高，硬度低，具有一定弹性，两者之间会产生较大的接触电阻。所以一般需要施加一定压力使多孔电极和集流板之间紧密贴合、接触良好，但是当受压力作用时，在受力方向会被压缩，压缩后多孔电极的孔径减小，孔隙率降低，从而影响电解液的渗透扩散及氧化还原反应的顺利进行，因此需要在多孔电极的压缩量和多孔电极与集流板间的接触电阻两者之间寻求一个平衡值，即在不过度减小多孔电极孔径和孔隙率，不影响电解液渗透和扩散的条件下，应尽可能降低多孔电极与集流板之间的接触电阻。但多孔电极一般都硬度低，较为蓬松，在实际使用中即使压缩量较大，其与集流板之间的接触电阻仍然较大，这对钒电池的充放电效率是一个较大损失。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，用于解决现有技术中的多孔电极的孔隙率大小与硬度高低难以平衡的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种复合多孔电极，该复合多孔电极包括多孔电极本体以及分布在多孔电极本体中抗弯曲性能优于多孔电极本体的强化部，强化部沿多孔电极本体的厚度方向贯通多孔电极本体。进一步地，上述多孔电极本体和强化部一体成型，强化部通过在多孔电极本体中部分区域的孔隙内壁上形成树脂层而制成。进一步地，上述多孔电极本体上设置有散布的安装通孔，强化部与安装通孔过盈配合，强化部通过在多孔材料的孔隙内壁上形成树脂层制成；或者强化部由发泡聚氨酯、发泡聚氯乙烯、发泡聚乙烯组成的组中的一种制备而成。进一步地，上述强化部通过在多孔电极本体的孔隙内壁中形成树脂层制成时，或者通过在多孔材料中部分区域的孔隙内壁上形成树脂层制成时，树脂层的总重量是强化部总重量的f 99%。进一步地，上述树脂层由热塑性树脂组合物或热固性树脂组合物形成，热塑性树脂组合物包括热塑性树脂和重量含量为热塑性树脂组合物的0 25%的辅料；或者热固性树脂组合物包括热固性树脂和重量含量为热固性树脂组合物的(T25%的辅料。进一步地，上述辅料为增强组分和/或功能性组分，增强组分为无机硅酸盐颗粒、短纤维或蒙脱土，功能性组分为炭黑、碳纳米管。进一步地，上述强化部的总体积小于复合多孔电极总体积的一半。根据本专利技术的另一方面还提供了一种上述复合多孔电极的制备方法，当复合多孔 电极包括一体成型的多孔电极本体和强化部时，制备方法包括以下步骤:Al、在多孔电极本体中划分多个待形成强化部的区域作为强化部基体；以及A2、将树脂材料浸溃到强化部基体的内部孔隙中，在强化部基体孔隙内壁上粘附树脂层，形成强化部，得到复合多孔电极；或者，当复合多孔电极包括分体设置的多孔电极本体和强化部时，制备方法包括以下步骤BI、在多孔电极本体中划分多个待形成强化部的区域，并在该区域形成安装强化部的安装通孔；B2、将树脂材料浸溃到强化部的基体的内部孔隙中，在基体的孔隙内壁上粘附树脂层，并将孔隙内壁上粘附有树脂层的基体制成体积与安装通孔内部容积相同的强化部；以及B3、将强化部嵌入安装通孔中，使强化部与安装通孔的内壁贴合，得到复合多孔电极；或者，当复合多孔电极包括分体设置的多孔电极本体和强化部时，制备方法包括Cl、在多孔电极本体中划分多个待形成强化部的区域，并在该区域形成安装强化部的安装通孔；C2、将多孔聚氨酯树脂、多孔PVC树脂、多孔PE树脂组成的组中的一种制作成体积与安装通孔内部容积相同的强化部；以及C3、将强化部嵌入安装通孔中，使强化部与安装通孔的内壁贴合，得到复合多孔电极。进一步地，上述树脂材料为热塑性树脂组合物或热固性树脂组合物，热塑性树脂组合物包括热塑性树脂聚合物和重量含量为热塑性树脂组合物的(T25%的辅料；或者热固性树脂组合物包括热固性树脂聚合物和重量含量为热固性树脂组合物的(T25%的辅料；制备方法中步骤A2或步骤B2进一步包括以下步骤S11、将树脂材料加热，形成树脂材料熔体；S12、使树脂材料熔体浸入强化部基体的孔隙中；以及S13、使树脂材料熔体固化在强化部基体的孔隙内壁上形成具有树脂层的强化部。进一步地，上述树脂材料为热塑性树脂组合物，热塑性树脂组合物包括热塑性树脂聚合物和重量含量为组合物(T25%的辅料；制备方法中步骤A2或步骤B2进一步包括以下步骤S21、将树脂材料溶解于溶剂中，形成树脂材料的质量浓度为0. 5^20%的树脂材料溶液；S22、使树脂材料溶液浸溃到强化部基体的孔隙中；以及S23、使强化部基体中的溶剂挥发，树脂材料粘附在强化部基体的孔隙内壁上形成具有树脂层的强化部。进一步地，上述树脂材料为单体或预聚体组合物，包括热塑性树脂单体、热塑性树脂预聚体、热固性树脂单体或热固性树脂预聚体中的一种，以及重量含量为单体或预聚体组合物的(T25%的辅料；制备方法中步骤A2或步骤B2进一步包括以下步骤S31、将单体或预聚体组合物加热，形成单体或预聚体组合物熔体；S32、使单体或预聚体组合物熔体浸入强化部基体的孔隙中；S33、使强化部基体的孔隙中单体或预聚体组合物熔体的单体之间或预聚体之间发生聚合反应形成聚合物；以及S34、使聚合物固化在强化部基体的孔隙内壁上形成具有树脂层的强化部。进一步地，当上述单体或预聚体组合物含有热塑性树脂单体或预聚体时，步骤S31中还包括向树脂单体或预聚物组合物中加入0. 1% 1%比例的引发剂的步骤；当单体或预聚体组合物含有热固性树脂单体或预聚体时，步骤S31还包括向树脂单体或预聚物组合物中入0. 1% 1%.比例的催化剂和\或固化剂的步骤。进一步地，上述树脂材料为单体或预聚体组合物，单体或预聚体组合物包括热塑性树脂单体或热塑性树脂预聚体或热固性树脂单体或热固性树脂预聚体和重量含量为单体或预聚体组合物的(T25%的辅料；制备方法中步骤A2或步骤B2进一步包括以下步骤S41、将单体或预聚体组合物溶解于溶剂中，形成单体或预聚体组合物的质量浓度为0. 5^20%的单体或预聚体组合物溶液；S42、使单体或预聚体组合物溶液浸溃到强化部基体的孔隙中；S43、使强化部基体的孔隙中单体或预聚体组合物溶液的单体之间或预聚体之间发生聚合反应形成聚合物；以及S44、使强化部基体中的溶剂、未反应的单体和未反应的预聚体挥发，并将聚合物固化在强化部基体的孔隙的内壁上形成具有树脂层的强化部。 进一步地，当上述单体或预聚体组合物含有热塑性树脂单体或预聚体时，步骤S41还包括将引发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合多孔电极，其特征在于，所述复合多孔电极（3）包括多孔电极本体（31）以及分布在所述多孔电极本体（31）中抗弯曲性能优于所述多孔电极本体（31）的强化部（33），所述强化部（33）沿所述多孔电极本体（31）的厚度方向贯通所述多孔电极本体（31）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，李婷，刘红丽，谢光有，房红琳，高艳，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。