CN106960968A - 一种一体化电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化电极，包括：三合一电极板；第一电极框，具有第一配合面和第一工作面，第一工作面上设置第一液流单元；第二电极框，具有第二配合面和第二工作面，第二工作面上设置第二液流单元；第一电极框和第二电极框对称地分设于三合一电极板的两侧，形成嵌装三合一电极板的外框体；三合一电极板具有：与第一电极框连接的正电极、与第二电极框连接的负电极、以及分隔正电极和负电极的双极板，正电极与第一液流单元相连，负电极与第二液流单元相连。本发明在三合一电极板外设置第一电极框和第二电极框，同时设置液流单元解决了现有的复合电极只具备电化学功能，不具备流体功能的问题，扩大了复合电极的使用范围。

Description

一种一体化电极

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，尤其涉及一种一体化电极。

背景技术

目前常见的复合电极依次由正极电极材料、双极板、负极电极材料组成，但这些复合电极只具备电化学功能，不具备流体功能。

如中国发明专利(CN102082276A)公开了一种复合塑料导电电极制造方法及用该方法制成的导电电极，具体的，该复合塑料导电电极制造方法包括步骤:A:将塑胶粒和导电剂进行充分混合,再对混合料在180℃～300℃的条件下进行热熔；B:制作厚度为0.5mm～20mm的含碳导电板；C:待含碳导电板温度降至125℃～150℃时,将厚度2mm～22mm的碳毡压合到含碳导电板的内部,使碳毡与含碳导电板合为一体；D:冷却后制得复合塑料导电电极。复合塑料导电电极包括至少一块含碳导电板和至少两块第二碳毡,其中,第二碳毡压入含碳导电板内并与含碳导电板合为一体。通过上述方案制备成的复合导电塑料板,导电性能显著提高,导电电极结构致密,不易变形,大大增强了导电电极在稳定状态下的使用寿命。

但是，上述结构的复合电极只具备电化学功能，不具备流体功能，使得复合电极的使用范围受到限制，且使用寿命较短。

发明内容

针对现有技术中导电电极存在的上述不足，本发明旨在提供一种具备流体功能的一体化电极，使复合电极具备电化学功能与流体功能，进而扩大复合电极的使用范围，并大幅延长使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种一体化电极，具有这样的特征，包括：

三合一电极板；

第一电极框，具有正对三合一电极板的第一配合面和背对三合一电极板的第一工作面，第一工作面上设置第一液流单元；以及

第二电极框，具有正对三合一电极板的第二配合面和背对三合一电极板的第二工作面，第二工作面上设置第二液流单元；

其中，第一电极框和第二电极框对称地分设于三合一电极板的两侧，并且，第一电极框和第二电极框相组合形成嵌装三合一电极板的外框体；

三合一电极板具有：与第一电极框连接的正电极、与第二电极框连接的负电极、以及分隔正电极和负电极的双极板，并且，正电极与第一液流单元相连，负电极与第二液流单元相连。

上述的一体化电极，还具有这样的特征，，第一电极框的中心部位开设有嵌装正电极的第一方孔，相应地，第二电极框的中心部位开设有嵌装负电极的第二方孔。

上述的一体化电极，还具有这样的特征，第一配合面于第一方孔的两侧设置有若干凹槽，并且，第二配合面上设置有若干个分别与每一凹槽对应卡合的凸起。

上述的一体化电极，还具有这样的特征，第一液流单元包括第一进液口、第一出液口、以及第一流道；第一进液口和第一出液口分别设置在第一电极框的两端的中心，或第一电极框的四角，且分别与第一流道相连通。

上述的一体化电极，还具有这样的特征，第二液流单元包括第二进液口、第二出液口、以及第二流道；第二进液口和第二出液口分别设置在第二电极框的两端的中心，或第二电极框的四角，且分别与第二流道相连通。

上述的一体化电极，还具有这样的特征，第一电极框于第一方孔的外围开设第一密封槽，第二电极框于第二方孔的外围开设与第一密封槽相对齐的第二密封槽，并且，第一密封槽和第二密封槽均嵌设有密封圈。

上述的一体化电极，还具有这样的特征，第一电极框的边缘部位和第二电极框的边缘部位由螺栓连接。

本发明由于采用了上述技术，产生的积极效果是：

(1)上述技术方案提供的一体化电极是一种五合一复合电极，在三合一电极板外设置第一电极框和第二电极框，并且，一体化电极中各组件通过机械方式卡合为一个整体部件，同时设置第一液流单元和第二液流单元解决了现有的复合电极只具备电化学功能，而不具备流体功能的问题，进而扩大了复合电极的使用范围，延长了复合电极的使用寿命。

(2)另外，上述技术方案提供的一体化电极可与离子膜组装即可成为一个单体电池，降低了电极材料与集流体之间的接触电阻、提高了电池的电压效率，优化了电池制备工艺，提高了电池制备的稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的实施例中一体化电极的爆炸图；

图2为本发明涉及的实施例中三合一电极板的侧视图；

图3为本发明涉及的实施例中第一电极框的主视图；

图4为图1中字母I对应部分的放大图。

附图中：1、第一电极框；11、第一出液口；12、第一进液口；13、第一流道；14、第一方孔；15、螺纹孔；2、第二电极框；21、第二出液口；22、第二方孔；23、凸起；24、第二密封槽；3、三合一电极板；31、双极板；32、正电极；33、负电极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明涉及的实施例中一体化电极的爆炸图，图2为本发明涉及的实施例中三合一电极板的侧视图。请参见图1和图2。本实施例提供的一体化电极可与离子膜相配合，从而形成一流体单元电池。该一体化电极包括：第一电极框1、三合一电极板3、第二电极框2、以及密封部。具体的，第一电极框1的结构与第二电极框2的结构相配合，第一电极框1和第二电极框2对称地分设于三合一电极板3的两侧，并且，第一电极框1和第二电极框2相组合形成嵌装三合一电极板1的外框体。

更为详细的，如图1所示，第一电极框1包括第一工作面和第一配合面，第一工作面背对三合一电极板3，第一配合面正对三合一电极板3，第一工作面上设置第一液流单元；第二电极框2包括第二工作面和第二配合面，第二工作面背对三合一电极板3，第二配合面正对三合一电极板3，并且，第二配合面与第一配合面相卡合，第二工作面上设置有第二液流单元，第一液流单元和第二液流单元不连通。三合一电极板3被夹设在第一电极框1和第二电极板之间。

如图1和图2所示，在本实施例中，三合一电极板3包括与第一电极框连接的正电极32、与第二电极框连接的负电极33、以及分隔正电极32和负电极33的双极板31，即正电极32和负电极33对称设置于双极板31的两个侧壁上，并且，正电极32与第一液流单元相连，负电极33与第二液流单元相连；密封部设置在第一电极框1和第二电极框2之间，将双极板31的边缘包裹，从而防止电解液溢出。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

图3为本发明涉及的实施例中第一电极框的主视图，请结合图1-图3所示。第一电极框1上开设有嵌装正电极32的第一方孔14，相应地，第二电极框2上开设有嵌装负电极33的第二方孔22，第一方孔14和第二方孔22相对齐，第一方孔14优选设置在第一电极框1的中心；相应的，第二方孔22优选设置在第二电极框2的中心。正电极32和负电极33可由碳纸、和或碳纤维、和或碳毡、和或石墨毡制成；双极板31可由导电塑料板、有机碳板、碳纸等任意一种导电材料制成。

第一液流单元包括第一进液口12、第一出液口11、以及第一流道13；其中第一进液口12和第一出液口11分别为两个，以方便进液和出液，第一进液口12和第一出液口11分别设置在第一电极框1的两端，且位于两端的中心或第一电极框1的四个角上，第一进液口12和第一出液口11分别与第一流道13相连通。

同样的，第二液流单元包括第二进液口(图中未显示)、第二出液口21、以及第二流道(图中未显示)；其中第二进液口和第二出液口21分别为两个，以方便进液和出液，第二进液口和第二出液口21分别设置在第二电极框2相对的两端，且位于两端的中心或第二电极框2的四个角上，第二进液口和第二出液口21分别与第二流道相连通。

第一电极框1和第二电极框2相卡合后，第一进液口12和第二进液口的位置相对齐，第一出液口11和第二出液口21的位置相对齐。

图4为图1中字母I对应部分的放大图，请结合图1至4所示。本发明的进一步实施例中，第一配合面于第一方孔的两侧设置有若干凹槽(图中未画出)，对应的第二配合面上设置有若干个分别与每一凹槽对应卡合的凸起23，凸起23位于第二方孔22的两侧，使第一电极框1和第二电极框2相连。

本发明的进一步实施例中，密封部包括密封槽和密封圈(图中未显示)，密封槽包括第一密封槽(图中未显示)和第二密封槽24，第一密封槽位于第一方孔14的外围，第二密封槽24位于第二方孔22外围，第一密封槽与第二密封槽对齐。第一密封槽和第二密封槽24均嵌设有密封圈，密封圈框设在双极板31的边缘处以将双极板31的边缘包裹，防止电解液外溢。密封圈可优选三元乙丙胶、氟橡胶、硅橡胶、丁晴橡胶等任意一种非导电密封材料制成。

本发明的进一步实施例中，第一电极框1的边缘部位和第二电极框2的边缘部位分别设置有多个螺纹孔15，第一电极框1和第二电极框2通过贯穿相应螺纹孔的螺栓连接，螺栓优选为聚丙烯、或聚乙烯、或聚氯乙烯、或环氧树脂等非导电材料制成。

本实施例中提供上述技术方案提供的一体化电极是一种五合一复合电极，在三合一电极板3外设置第一电极框1和第二电极框2，并且，一体化电极中各组件通过机械方式卡合为一个整体部件，同时设置第一液流单元和第二液流单元解决了现有的复合电极只具备电化学功能，而不具备流体功能的问题，进而扩大了复合电极的使用范围，延长了复合电极的使用寿命。另外，上述技术方案提供的一体化电极可与离子膜组装即可成为一个单体电池，降低了电极材料与集流体之间的接触电阻、提高了电池的电压效率，优化了电池制备工艺，提高了电池制备的稳定性。

综上，以上内容仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种一体化电极，其特征在于，包括：

三合一电极板；

第一电极框，具有正对所述三合一电极板的第一配合面和背对所述三合一电极板的第一工作面，所述第一工作面上设置第一液流单元；以及

第二电极框，具有正对所述三合一电极板的第二配合面和背对所述三合一电极板的第二工作面，所述第二工作面上设置第二液流单元；

其中，所述第一电极框和所述第二电极框对称地分设于所述三合一电极板的两侧，并且，所述第一电极框和所述第二电极框相组合形成嵌装所述三合一电极板的外框体；所述三合一电极板具有：与所述第一电极框连接的正电极、与第二电极框连接的负电极、以及分隔所述正电极和所述负电极的双极板，并且，所述正电极与所述第一液流单元相连，所述负电极与所述第二液流单元相连。

2.根据权利要求1所述的一体化电极，其特征在于，所述第一电极框的中心部位开设有嵌装所述正电极的第一方孔，相应地，所述第二电极框的中心部位开设有嵌装所述负电极的第二方孔。

3.根据权利要求2所述的一体化电极，其特征在于，所述第一配合面于所述第一方孔的两侧设置有若干凹槽，并且，所述第二配合面上设置有若干个分别与每一凹槽对应卡合的凸起。

4.根据权利要求3所述的一体化电极，其特征在于，所述第一液流单元包括第一进液口、第一出液口、以及第一流道；所述第一进液口和所述第一出液口分别设置在所述第一电极框的两端的中心，或所述第一电极框的四角，且分别与所述第一流道相连通。

5.根据权利要求1-4任意一条所述的一体化电极，其特征在于，所述第二液流单元包括第二进液口、第二出液口、以及第二流道；所述第二进液口和所述第二出液口分别设置在所述第二电极框的两端的中心，或所述第二电极框的四角，且分别与所述第二流道相连通。

6.根据权利要求5所述的一体化电极，其特征在于，所述第一电极框于所述第一方孔的外围开设第一密封槽，所述第二电极框于所述第二方孔的外围开设与所述第一密封槽相对齐的第二密封槽，并且，所述第一密封槽和所述第二密封槽均嵌设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的一体化电极，其特征在于，所述第一电极框的边缘部位和所述第二电极框的边缘部位由螺栓连接。