CN111370721A - 一种液流电池用双极板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液流电池制造领域，具体为一种液流电池用双极板。双极板材料为树脂板，可以做成任意厚度，并且根据液流电池工作电流密度不同，采用不同尺寸、数量、排列的碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，制备液流电池用双极板。较现有技术相比，本发明提供的双极板，材质是树脂板，可以做成任意厚度，机械强度非常好，不易变形，解决了在组装电池过程中压力大极易导致双极板断裂问题，通过将不同数量组合的碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，解决了双极板与电极之间接触差问题，又提高了导电性，并且碳纤维丝束和碳材料用量对比现有双极板大大减小，既提高了电池可靠性又降低了电池成本，提高了经济性。

Description

一种液流电池用双极板
技术领域
本发明涉及液流电池制造领域，具体为一种液流电池用双极板。
背景技术
液流电池是一种新型蓄电储能设备，不仅可以用作太阳能、风能发电过程配套的储能装置，还可以用于电网调峰，提高电网稳定性，保障电网安全。液流电池相比电容器和固态电池具有更高的能量容量，电池能量储存在活性物质的电解液中，而电解液存放在储液罐内，通过泵循环进入电池室。在充放电过程中，流动的电解质将电解液输送到电池室，发生电化学反应，从而实现化学能和电能之间的转换。这种特殊的结构非常适合大规模蓄电储能需求，可以根据能量的多少调整电解液的含量。液流电池普遍应用的条件尚不具备，对许多问题尚需进行深入的研究。如何保证系统长期运行过程中电池密封性能，充放电过程中的一致性问题，因此亟待提高电池的可靠性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种液流电池用双极板，解决现有液流电池中双极板制作工艺复杂、机械强度差，大压力下工装极易导致双极板断裂问题，本发明双极板为树脂板，可以做成任意厚度，提高了电池可靠性。并且采用不同尺寸、数量、排列的碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，解决了双极板与电极之间接触差问题，又提高了双极板导电性。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种液流电池用双极板，双极板为树脂板，根据液流电池工作电流密度不同，采用不同尺寸、数量、排列的碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，制备得到液流电池用双极板。
所述的液流电池用双极板，树脂板材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚苯硫醚、氯化聚乙烯、环氧树脂、酚醛树脂和工程塑料中的一种。
所述的液流电池用双极板，树脂板做成任意厚度。
所述的液流电池用双极板，碳纤维丝束的单丝数量为1K～24K，长度为1mm～50mm。
所述的液流电池用双极板，导电材料材质是石墨、碳基复合材料、导电陶瓷、耐液流电池腐蚀的金属或其合金。
所述的液流电池用双极板，导电材料的形状是球体、圆柱体、长方体或正方体。
所述的液流电池用双极板，碳纤维丝束和导电材料与树脂板嵌入方式，选择胶粘剂粘接成型、注塑机压注成型、压力机模压成型、焊接成型中的一种。
所述的液流电池用双极板，碳纤维丝束和导电材料的尺寸、数量和排列取决于液流电池工作电流密度。
所述的液流电池用双极板，双极板两侧中心区都有碳纤维丝束和导电材料。
所述的液流电池用双极板，碳纤维丝束不穿透树脂板，导电材料穿透树脂板。
本发明的设计思想是：
本发明选择纯树脂板为基体，保证双极板的机械强度，同时在基体中心区不同区域根据液流电池工作电流密度不同，嵌入不同尺寸、数量、排列的碳纤维丝束和导电材料，设计灵活，制备工艺简单，满足不同液流电池的设计要求，两种材料协同作用既降低了接触电阻又提升了双极板的导电性。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明提供的双极板，材料为树脂板，可以做成任意厚度，机械强度非常好，不易变形，解决了在组装电池过程中压力大极易导致双极板断裂问题。
2、本发明采用碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，解决了双极板与电极之间接触差问题，又提高了双极板导电性。
3、本发明碳纤维丝束和碳材料用量对比现有双极板大大减小，既提高了电池可靠性又降低了电池成本，提高了经济性。
附图说明
图1实施例1一种液流电池用双极板的结构正视图；
图2实施例1一种液流电池用双极板的结构侧视图；
图3实施例2一种液流电池用双极板的结构正视图；
图4实施例2一种液流电池用双极板的结构侧视图；
图5实施例3一种液流电池用双极板的结构正视图；
图6实施例3一种液流电池用双极板的结构侧视图；
图7实施例4一种液流电池用双极板的结构正视图；
图8实施例4一种液流电池用双极板的结构侧视图；
图中，标号名称如下：1树脂板，2导电材料，3碳纤维丝束。
具体实施方式
在具体实施过程中，现有液流电池中双极板制作工艺复杂、机械强度差，大压力公装极易导致双极板断裂。如图1-图8所示，本发明双极板材料为树脂板1，可以做成任意厚度，并且根据液流电池工作电流密度不同，采用不同尺寸、数量、排列的碳纤维丝束3和导电材料2嵌入到树脂板1中心区，制备液流电池用双极板。
下面，通过实施例进一步详述本发明。
实施例1
如图1、图2所示，树脂板1为聚氯乙烯板，尺寸为500mm×500mm×4mm，电池充放电电流密度设定为120mA/cm2，碳纤维丝束3选择单丝数量为1K，长度为10mm，导电材料2为石墨球体，面积为1000mm2，数量共为20个，间隔排列，聚氯乙烯板中心区在机床上加工成预制孔，选择胶黏剂将三者粘接成型。以此双极板组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率96.5％，电压效率82.1％，能量效率79.2％。
实施例2
如图3、图4所示，树脂板1为聚苯硫醚板，尺寸为600mm×600mm×5mm，电池充放电电流密度设定为100mA/cm2，碳纤维丝束3选择单丝数量为3K，长度为20mm，导电材料2为导电塑料正方体，面积为900mm2，数量共为18个，环形排列，聚苯硫醚板中心区在机床上加工成预制孔，选择压力机将三者在模具中加压成型。以此双极板组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率97.2％，电压效率84.5％，能量效率82.1％。
实施例3
如图5、图6所示，树脂板1为聚乙烯板，尺寸为700mm×600mm×4mm，电池充放电电流密度设定为110mA/cm2，碳纤维丝束3选择单丝数量为6K，长度为15mm，导电材料2为石墨圆柱体，面积为2000mm2，数量共为16个，平行排列，将碳纤维束和石墨圆柱体装在注塑机模具中注塑成型。以此双极板组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率96.0％，电压效率83.3％，能量效率80.0％。
实施例4
如图7、图8所示，树脂板1为聚丙烯板，尺寸为800mm×600mm×3mm，电池充放电电流密度设定为140mA/cm2，碳纤维丝束3选择单丝数量为12K，长度为8mm，导电材料2为长方体碳板，面积为1500mm2，数量共为24个，交替排列，选择热焊机将三者焊接成型。以此双极板组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率96.6％，电压效率81.1％，能量效率78.3％。
实施例结果表明，较现有技术相比，本发明提供的双极板，材质是树脂板，可以做成任意厚度，机械强度非常好，不易变形，解决了在大压力下工装极易导致双极板断裂问题，通过将不同数量组合的碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，解决了双极板与电极之间接触差问题，又提高了导电性，并且碳纤维丝束和碳材料用量对比现有双极板大大减小，既提高了电池可靠性又降低了电池成本，提高了经济性。

Claims (10)

1.一种液流电池用双极板，其特征在于，双极板为树脂板，根据液流电池工作电流密度不同，采用不同尺寸、数量、排列的碳纤维丝束和导电材料嵌入到树脂板中心区，制备得到液流电池用双极板。
2.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，树脂板材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚苯硫醚、氯化聚乙烯、环氧树脂、酚醛树脂和工程塑料中的一种。
3.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，树脂板做成任意厚度。
4.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，碳纤维丝束的单丝数量为1K～24K，长度为1mm～50mm。
5.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，导电材料材质是石墨、碳基复合材料、导电陶瓷、耐液流电池腐蚀的金属或其合金。
6.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，导电材料的形状是球体、圆柱体、长方体或正方体。
7.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，碳纤维丝束和导电材料与树脂板嵌入方式，选择胶粘剂粘接成型、注塑机压注成型、压力机模压成型、焊接成型中的一种。
8.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，碳纤维丝束和导电材料的尺寸、数量和排列取决于液流电池工作电流密度。
9.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，双极板两侧中心区都有碳纤维丝束和导电材料。
10.按照权利要求1所述的液流电池用双极板，其特征在于，碳纤维丝束不穿透树脂板，导电材料穿透树脂板。
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