CN210379268U - 双极板及其加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双极板及其加工装置，双极板包括双极板本体及双极板辅助层，双极板辅助层的电阻率小于双极板本体；双极板本体包括双极板本体第一表面及对应设置的双极板本体第二表面；双极板辅助层至少包括位于双极板本体第一表面上的双极板第一辅助层及位于双极板本体第二表面上的双极板第二辅助层中的一种。双极板加工装置包括平板热压机及辅助夹具；辅助夹具包括上平板、下平板及夹紧部件，通过夹紧部件使得双极板固定于上平板及下平板之间。本实用新型使双极板本体与双极板辅助层相结合，降低双极板与电极的接触电阻，增大有效导电面积，降低双极板在热压加工过程中的变形程度，提高产品质量，提高储能系统的电性能。

Description

双极板及其加工装置

技术领域

本实用新型属于电化学储能领域，涉及一种双极板及其加工装置。

背景技术

随着化石能源的日益消耗，以及人类对环保的日益重视，风、光等新能源发电技术逐步得到普及，为解决风、光等能源发电的波动性，为大规模清洁能源电厂配备一定规模的储能装置已经成为市场认可的解决办法。

目前的储能系统大致包含锂电储能、铅酸储能、钠硫电池储能以及全钒液流电池储能等几类。其中，锂电储能及钠硫电池储能由于存在安全隐患，因此难以推广；铅酸储能由于其效率低、寿命短，也难以推广；而全钒液流电池以其自身特别适用于大规模储能的特殊性能优势，如具有无可比拟的安全性、超长的使用寿命、较高的能量转换效率等优点，成为化学储能的首选技术之一。

双极板是全钒液流电池功率组件的主要元件，它与电极接触，构成电池在储、放能量时的电流通道。由此，双极板的电阻及其与电极的接触电阻是影响储能系统的储能效率的重要因素。目前，双极板的生产工艺多为采用非导电材料与导电材料共混后、挤压、成型制备的复合型双极板，其与电极的接触面存在非导电材料，这造成双极板与电极的接触电阻较高，对储能系统的电性能影响较大。

因此，提供一种双极板及其加工装置，以有效降低双极板与电极的接触电阻，提高储能系统的电性能，实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种双极板及其加工装置，用于解决现有技术中双极板所存在的一系列上述储能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种双极板，所述双极板包括：

双极板本体，所述双极板本体包括双极板本体第一表面及对应设置的双极板本体第二表面；

双极板辅助层，所述双极板辅助层的电阻率小于所述双极板本体，且所述双极板辅助层至少包括位于所述双极板本体第一表面上的双极板第一辅助层及位于所述双极板本体第二表面上的双极板第二辅助层中的一种。

可选地，所述双极板本体包括导电复合材料双极板。

可选地，所述双极板本体包括导电塑料，所述双极板辅助层包括石墨纸。

可选地，所述双极板辅助层覆盖所述双极板本体或所述双极板辅助层显露所述双极板本体的表面边缘区域。

可选地，所述双极板呈中心对称结构。

本实用新型提供一种双极板加工装置，所述双极板加工装置包括：

平板热压机；

辅助夹具，所述辅助夹具包括上平板、下平板及夹紧部件，通过所述夹紧部件使得上述双极板固定于所述上平板及下平板之间。

可选地，所述上平板包括金属上平板，所述下平板包括金属下平板。

可选地，所述上平板及下平板的表面边缘区域具有超出所述平板热压机的上模与下模的夹紧部件安装区。

如上所述，本实用新型的双极板及其加工装置，其中，双极板包括双极板本体及双极板辅助层，且双极板辅助层的电阻率小于双极板本体，从而可降低双极板与电极的接触电阻，提高储能系统的电性能。双极板加工装置采用热压工艺，可使双极板本体与双极板辅助层相互结合，以增大有效导电面积；进一步的，加工装置包括辅助夹具，通过辅助夹具可在热压加工前后，保持双极板的压紧状态，直至辅助夹具及双极板降至一定温度，打开辅助夹具，取出加工完成的双极板，从而可降低双极板在热压加工过程中的变形程度，提高产品质量。

附图说明

图1a～图1c显示为本实用新型中的双极板的结构示意图。

图2显示为本实用新型中的双极板加工装置的结构示意图。

图3显示为本实用新型中制备双极板的工艺流程示意图。

元件标号说明

100 双极板

101 双极板本体

102 双极板第一辅助层

103 双极板第二辅助层

200 双极板加工装置

211 上模

212 下模

213、214 液体管

215 夹持部件

216 液压杆

217 底座

221 上平板

222 下平板

223 夹紧部件

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1a至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1a，本实施例提供一种双极板100，所述双极板100包括双极板本体101及双极板辅助层，所述双极板辅助层的电阻率小于所述双极板本体101；其中，所述双极板本体101包括双极板本体第一表面及对应设置的双极板本体第二表面；所述双极板辅助层包括位于所述双极板本体第一表面上的双极板第一辅助层102及位于所述双极板本体第二表面上的双极板第二辅助层103。

在本实施例中，所述双极板100由于其表面具有电阻率较小的所述双极板辅助层，从而可降低双极板100与电极(未图示)的接触电阻，提高储能系统的电性能。其中，所述双极板辅助层包括所述双极板第一辅助层102及双极板第二辅助层103，但并非局限于此。所述储能系统可包括全钒液流电池，但并非局限于此。

作为示例，所述双极板100也可仅包括位于所述双极板本体第一表面上的所述双极板第一辅助层102或位于所述双极板本体第二表面上的所述双极板第二辅助层103，如图1b及1c，具体可根据需要进行设置，此处不作限制。

作为示例，所述双极板本体101可包括具有加工工艺成熟，制作灵活，成本低廉，兼具导电性能与机械强度，尤其适合制作全钒液流电池用的导电复合材料双极板。优选的，所述导电复合材料双极板可采用导电塑料，所述双极板辅助层可采用石墨纸，以通过所述石墨纸降低所述导电塑料与电极的接触电阻，从而提高储能系统的电性能，但并非局限于此，所述导电复合材料及所述双极板辅助层的具体材料也可根据需要进行选择，此处不作过分限制。

作为示例，所述双极板辅助层覆盖所述双极板本体101或所述双极板辅助层显露所述双极板本体101的表面边缘区域。即所述双极板第一辅助层102显露所述双极板本体第一表面边缘区域或/及所述双极板第二辅助层103显露所述双极板本体第二表面边缘区域。

具体的，所述双极板第一辅助层102及双极板第二辅助层103可对应的覆盖所述双极板本体第一表面及所述双极板本体第二表面。但所述双极板第一辅助层102也可显露所述双极板本体第一表面边缘区域或/及所述双极板第二辅助层103显露所述双极板本体第二表面边缘区域，以便于后续通过显露的所述双极板本体101的所述表面边缘区域进行密封或焊接。本实施例中，优选所述双极板第一辅助层102显露所述双极板本体第一表面边缘区域及所述双极板第二辅助层103显露所述双极板本体第二表面边缘区域，但并非局限于此，可根据需要进行选择。

作为示例，所述双极板100呈中心对称结构，即所述双极板第一辅助层102及双极板第二辅助层103以所述双极板本体101作为中心轴对称分布，且优选所述第一辅助层102及双极板第二辅助层103采用相同的材料，从而形成对称的所述双极板100，以便于在后续的使用中对所述双极板100的控制。其中，所述双极板本体101、双极板第一辅助层102及双极板第二辅助层103的厚度可根据需要进行选择，此处不作限制。

如图2，本实施例还提供一种双极板加工装置200，所述双极板加工装置200包括：平板热压机及辅助夹具，其中，所述辅助夹具包括上平板221、下平板222及夹紧部件223，通过所述夹紧部件223使得所述双极板100固定于所述上平板221及下平板222之间，以使得所述双极板100可通过所述辅助夹具，在热压加工前后保持压紧状态，直至所述辅助夹具及所述双极板100降至一定温度，如室温，打开所述辅助夹具，取出加工完成的所述双极板100，从而可降低所述双极板100在热压加工过程中的变形程度，提高产品质量。

作为示例，所述平板热压机可包括上模211、下模212、液体管213及214、夹持部件215、液压杆216及底座217等，所述平板热压机的具体结构并非局限于此，可根据需要进行选择，其连接关系及运行，此处不作赘述。

作为示例，所述辅助夹具中的所述上平板221可包括金属上平板，所述下平板222可包括金属下平板，但并非局限于此。本实施例中，优选所述辅助夹具中的所述上平板221及下平板222具有良好导热性能的金属材质，使得所述平板热压机所提供的热量可高效的通过所述上平板221及下平板222传输至所述双极板100中，以降低热量损耗，提高能源利用率。

作为示例，所述上平板221及下平板222的表面边缘区域具有超出所述平板热压机的所述上模211与所述下模212的夹紧部件安装区。

具体的，所述夹紧部件215固定所述上平板221及下平板222的方式可包括螺纹固定、卡扣固定、销固定等，此处不作限制。为方便控制，优选所述夹紧部件215位于所述上平板221及下平板222的所述夹紧部件安装区，以便于应用中的操作，但并非局限于此，所述夹紧部件215的具体安装部位，可根据所述夹紧部件215具体固定所述上平板221及下平板222的方式进行选择。

如图3，本实施例还提供一种双极板的制备方法，包括以下步骤：

提供双极板本体，所述双极板本体包括双极板本体第一表面及对应设置的双极板本体第二表面；提供双极板辅助层，所述双极板辅助层的电阻率小于所述双极板本体；提供双极板加工装置，所述双极板加工装置包括平板热压机及辅助夹具，所述辅助夹具包括上平板、下平板及夹紧部件；

将所述双极板本体及双极板辅助层置于所述辅助夹具中，通过所述夹紧部件将所述双极板本体及双极板辅助层固定于所述上平板及下平板之间；

通过所述平板热压机，采用热压工艺作用于所述辅助夹具；

热压完成后，取出所述辅助夹具并降至室温，打开所述辅助夹具，取出加工完成的双极板。

具体的，所述双极板可包括上述双极板100，双极板加工装置可采用上述双极板加工装置200，但并非局限于此。本实施例中，采用所述双极板加工装置200制备所述双极板100作为示例，因此，有关所述双极板100及所述双极板加工装置200的具体结构、材质等此处不作赘述。

作为示例，所述热压工艺的加热温度范围包括20℃～200℃，压力范围包括1MPa～15MPa；如加热温度可包括50℃、100℃、150℃等，压力可包括5MPa、10MPa等。

制备所述双极板100的具体步骤可包括：

提供所述导电塑料；提供石墨纸；提供所述双极板加工装置200；

将所述石墨纸及导电塑料置于所述辅助夹具中，其中，所述石墨纸分别放在所述导电塑料的上表面及下表面，通过所述夹紧部件215将所述石墨纸及导电塑料固定于所述上平板221及下平板222之间，完成固定；

将所述辅助夹具放入所述平板热压机的所述上模211及下模212之间，进行加热加压；

热压完成后，取出所述辅助夹具，待所述辅助夹具及所述双极板100均降至室温后，打开所述辅助夹具，取出加工完成的所述双极板100。

具体的，使用该方法制备的所述双极板100其表面平整，无明显缺陷，当将其应用于全钒液流电池中，其与多孔电极的接触电阻较之未加工的所述导电塑料可降低80％，从而可提高全钒液流电池的电性能。

综上所述，本实用新型的双极板及其加工装置，其中，双极板包括双极板本体及双极板辅助层，且双极板辅助层的电阻率小于双极板本体，从而可降低双极板与电极的接触电阻，提高储能系统的电性能。双极板加工装置采用热压工艺，可使双极板本体与双极板辅助层相互结合，以增大有效导电面积；进一步的，加工装置包括辅助夹具，通过辅助夹具可在热压加工前后，保持双极板的压紧状态，直至辅助夹具及双极板降至一定温度，打开辅助夹具，取出加工完成的双极板，从而可降低双极板在热压加工过程中的变形程度，提高产品质量。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种双极板，其特征在于，所述双极板包括：

双极板本体，所述双极板本体包括双极板本体第一表面及对应设置的双极板本体第二表面；

双极板辅助层，所述双极板辅助层的电阻率小于所述双极板本体，且所述双极板辅助层至少包括位于所述双极板本体第一表面上的双极板第一辅助层及位于所述双极板本体第二表面上的双极板第二辅助层中的一种。

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述双极板本体包括导电复合材料双极板。

3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述双极板本体包括导电塑料，所述双极板辅助层包括石墨纸。

4.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述双极板辅助层覆盖所述双极板本体或所述双极板辅助层显露所述双极板本体的表面边缘区域。

5.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述双极板呈中心对称结构。

6.一种双极板加工装置，其特征在于，所述双极板加工装置包括：

平板热压机；

辅助夹具，所述辅助夹具包括上平板、下平板及夹紧部件，通过所述夹紧部件使得权利要求1～5中任一所述双极板固定于所述上平板及下平板之间。

7.根据权利要求6所述的双极板加工装置，其特征在于：所述上平板包括金属上平板，所述下平板包括金属下平板。

8.根据权利要求6所述的双极板加工装置，其特征在于：所述上平板及下平板的表面边缘区域具有超出所述平板热压机的上模与下模的夹紧部件安装区。

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