一種液流電池用雙極性電極及其制備方法
【專利摘要】一種液流電池用雙極性電極及其制備方法，屬于液流電池領(lǐng)域。包括雙極板、液流密封框及炭氈，液流密封框內(nèi)框中設(shè)置有安放有炭氈的空腔，炭氈通過(guò)導(dǎo)電膠層分別粘接在雙極板的兩側(cè)中部，液流密封框設(shè)置于雙極板兩側(cè)的四周邊緣。本發(fā)明的一體化雙極性電極，將液流密封框與現(xiàn)有的雙極板一體化成型，有效解決了液流電池存在的電解液滲漏問(wèn)題，且該雙極性電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，裝配方便，制備工藝簡(jiǎn)單，延長(zhǎng)液流電池的使用壽命。本發(fā)明適用于現(xiàn)有液流電池。
【專利說(shuō)明】一種液流電池用雙極性電極及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液流電池領(lǐng)域，具體涉及一種液流電池用雙極性電極及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]液流電池(釩電池)中的雙極性電極，其功能主要為:①作為電池的正極；②作為電池的負(fù)極；③把液態(tài)的正極電解液和負(fù)極電解液分隔開(kāi)，并且保證不能發(fā)生電解液的滲漏；因此就需要該電極本身要具有良好的導(dǎo)電和抗腐蝕效果。
[0003]目前的雙極性電極一般有兩種:一種是現(xiàn)在普遍采用的技術(shù)，即分別生產(chǎn)加工出所需的雙極板和炭氈，通過(guò)物理貼合方式，在雙極板的兩側(cè)分別貼合有炭氈，即將炭氈-雙極板-炭氈緊壓到一起，組成雙極性電極。但其缺點(diǎn)較為明顯:由于該類雙極性電極是由多種材料組合而成，導(dǎo)致其安裝復(fù)雜、難度加大，且電阻偏大，影響電池壽命，隨著時(shí)間的增力口，浸泡在電解液中的炭氈的彈性會(huì)慢慢變小，導(dǎo)致電阻逐步增大，進(jìn)一步降低電池性能。另一種是現(xiàn)在研究開(kāi)發(fā)的方向，即在制作雙極板的過(guò)程中，通過(guò)粘接的方式把炭氈粘接到雙極板上，組成一體化的雙極性電極，其減少了組裝電池的難度，使得接觸電阻得以改善。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用密封圈的方式解決液流密封框和雙極板之間的密封問(wèn)題，使得電解液通過(guò)液流密封框的流道流入和/或流出雙極性電極，然而該方法制作成本高，且密封效果并不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中液流電池用雙極性電極組裝復(fù)雜、制作成本高且影響電池使用壽命，提供一種液流電池用雙極性電極及其制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種液流電池用雙極性電極，包括雙極板、液流密封框及炭氈，液流密封框內(nèi)框中設(shè)置有安放有炭氈的空腔，炭氈通過(guò)導(dǎo)電膠層分別粘接在雙極板的兩側(cè)中部，液流密封框分別設(shè)置于雙極板兩側(cè)的四周邊緣。
[0006]具體的，所述導(dǎo)電膠層的材質(zhì)為導(dǎo)電膠，所述導(dǎo)電膠是由碳粉、膠水及匪？以質(zhì)量比為(100?150): (40?50): (300?400): (0?45)混合而成，其制備方法是將匪？加入膠水中攪拌均勻，并將碳粉與3？均勻混合，而后將碳粉與3？形成的混合物加入攪拌均勻的匪？與膠水中，且在室溫下繼續(xù)攪拌1?511形成導(dǎo)電膠。
[0007]優(yōu)選的，所述導(dǎo)電膠層的厚度為0.01?1臟。
[0008]具體的，液流密封框通過(guò)密封抗腐蝕膠層分別粘接在雙極板兩側(cè)的四周邊緣。
[0009]優(yōu)選的，所述密封抗腐蝕膠層厚度為0.01?1臟，其材質(zhì)為環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑。
[0010]具體的，所述液流密封框的材質(zhì)為其厚度為3?8(3111 ；所述雙極板的材質(zhì)為”0？，其厚度為0.1?3臟；所述炭氈厚度為3?8挪。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的另一技術(shù)方案是:一種液流電池用雙極性電極的制備方法，包括以下步驟:
[0012]八.使用耐腐蝕膠水，將液流密封框的邊框粘接在雙極板兩側(cè)的四周邊緣；
[0013]8.利用導(dǎo)電膠，將兩個(gè)炭氈分別粘接到液流密封框的空腔中裸露出來(lái)的雙極板兩側(cè)；
[0014]0.粘接完成后，固化膠水，形成液流電池用雙極性電極。
[0015]具體的，步驟4中的耐腐蝕膠水為環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，其厚度為0.01?1111111。
[0016]具體的，步驟8中的導(dǎo)電膠是由碳粉、3？、？乂0膠水及匪？以質(zhì)量比為(100?150): (40?50): (300?400): (0?45)混合而成，其制備方法是將匪？加入膠水中攪拌均勻，并將碳粉與3？均勻混合，而后將碳粉與3？形成的混合物加入攪拌均勻的匪？與
膠水中且在室溫下繼續(xù)攪拌1-51！形成導(dǎo)電膠。
[0017]優(yōu)選的，所述液流密封框的材質(zhì)為其厚度為3?8(3111 ；所述雙極板的材質(zhì)為”0？，其厚度為0.1?3臟；所述炭氈的厚度為3?8挪。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一體化雙極性電極，將液流密封框與現(xiàn)有的雙極板一體化成型，有效解決了液流電池存在的電解液滲漏問(wèn)題，且該雙極性電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，裝配方便，制備工藝簡(jiǎn)單，延長(zhǎng)液流電池的使用壽命。本發(fā)明適用于現(xiàn)有液流電池。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明中的雙極板和炭氈組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的液流電池用雙極性電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明制備液流電池用雙極性電極的流程示意圖；
[0022]其中，1為炭氈，2為雙極板，3為導(dǎo)電膠層，4為密封抗腐蝕膠層，5為液流密封框。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]如圖1?2所示，本發(fā)明的一種液流電池用雙極性電極，包括雙極板2、兩個(gè)液流密封框5及兩個(gè)炭氈1，液流密封框5內(nèi)框中設(shè)置有安放有炭氈1的空腔，兩個(gè)炭氈1分別設(shè)置于兩個(gè)液流密封框5的空腔中，兩個(gè)炭氈1分別通過(guò)導(dǎo)電膠層3粘接在雙極板2的兩側(cè)的中部，兩個(gè)液流密封框5分別設(shè)置于雙極板2兩側(cè)的四周邊緣。
[0025]具體而言，炭氈1是黏接在液流密封框5內(nèi)框中的。所述液流密封框5的選用？乂0材質(zhì)的，其厚度為3?8挪；雙極板2的材質(zhì)為？乂0？，其厚度為0.1?3臟；炭氈1的厚度為3?8(31液流密封框5通過(guò)密封抗腐蝕膠層4分別粘接在雙極板2兩側(cè)的四周邊緣，而雙極板的中部可以通過(guò)液流密封框5的內(nèi)框中空腔裸露出來(lái)，進(jìn)而與炭氈通過(guò)導(dǎo)電膠層3相粘接。
[0026]基于成本及實(shí)現(xiàn)效果考慮，密封抗腐蝕膠層4的厚度為0.01?1臟，其材質(zhì)為耐腐蝕性膠水，例如環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑。所述環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，即環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑(簡(jiǎn)稱環(huán)氧膠粘劑或環(huán)氧膠)，其耐腐蝕性及介電性能好，膠接強(qiáng)度很高，可通過(guò)合理而巧妙的配方設(shè)計(jì)，使膠粘劑具有所需要的工藝性(如快速固化、室溫固化、低溫固化、水中固化、低粘度、高粘度等)，并具有所要求的使用性能(如耐高溫、耐低溫、高強(qiáng)度、高柔性、耐老化、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、導(dǎo)熱等)。
[0027]為了使得產(chǎn)品匹配程度高，炭氈1與液流密封框5易于粘連，所述導(dǎo)電膠層3的厚度為0.01?所述導(dǎo)電膠層3的材質(zhì)為導(dǎo)電膠，所述導(dǎo)電膠的構(gòu)成原料及重量配比為:碳粉100-150份；3？40-50份膠水300-400份；匪?0-45份，即是由碳粉、3？、膠水及匪？以質(zhì)量比為(100?150): (40?50): (300?400): (0?45)混合而成，其制備方法是:將匪？加入膠水中攪拌均勻，并將碳粉與3？均勻混合，而后將碳粉與3？形成的混合物加入攪拌均勻的匪？與膠水中且在室溫下繼續(xù)攪拌1?511形成導(dǎo)電膠。
[0028]為了制備上述液流電池用雙極性電極，可以采用以下方法:
[0029]1.使用耐腐蝕膠水如環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，將液流密封框的邊框粘接在雙極板兩側(cè)的四周邊緣，使得雙極板能夠從液流密封框的空腔中裸露出來(lái)；
[0030]所述液流密封框和雙極板使用的是現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品。環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑形成的密封抗腐蝕膠層的厚度為0.01?1111111。
[0031]2.配制導(dǎo)電膠，其構(gòu)成原料及重量配比為:碳粉100-150份；3？40-50份膠水300-400份；匪?0-45份，即是由碳粉、3？、膠水及匪？以質(zhì)量比為(100?150): (40?50): (300?400): (0?45)混合而成，其制備方法是:將匪？加入膠水中攪拌均勻，并將碳粉與3？均勻混合，而后將碳粉與3？形成的混合物加入攪拌均勻的匪？與膠水中且在室溫下繼續(xù)攪拌1-511形成導(dǎo)電膠。
[0032]此外，導(dǎo)電膠可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)電膠。
[0033]3.在兩個(gè)炭氈的一面均勻涂抹導(dǎo)電膠，分別將兩個(gè)炭氈涂有導(dǎo)電膠的一面粘接到液流密封框的空腔中裸露出來(lái)的雙極板的兩側(cè)；
[0034]炭氈可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品。
[0035]4.固化膠水，形成液流電池用雙極性電極。
[0036]通過(guò)上述方法制得的液流電池用雙極性電極，將液流密封框與雙極性電極實(shí)現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu)。由于現(xiàn)有的雙極性電極是將雙極板和液流密封框分割開(kāi)來(lái)，導(dǎo)致必須解決雙極性電極和液流密封框之間的密封問(wèn)題，本發(fā)明采用的將液流密封框也納入雙極性電極中就可以很好的解決上述問(wèn)題，降低制造成本和裝配難度；且使得工藝簡(jiǎn)單，減少電池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)打后的性能裳減。
【權(quán)利要求】
1.一種液流電池用雙極性電極，包括雙極板(2)、液流密封框(5)及炭氈(I)，液流密封框(5)內(nèi)框中設(shè)置有安放有炭氈(I)的空腔，炭氈(I)通過(guò)導(dǎo)電膠層(3)分別粘接在雙極板(2)的兩側(cè)中部，液流密封框(5)分別設(shè)置于雙極板(2)兩側(cè)的四周邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的一種液流電池用雙極性電極，其特征在于，所述導(dǎo)電膠層(3)的材質(zhì)為導(dǎo)電膠，所述導(dǎo)電膠是由碳粉、SP、PVC膠水及NMP以質(zhì)量比為(100?150): (40?50): (300?400): (O?45)混合而成，其制備方法是將NMP加入PVC膠水中攪拌均勻，并將碳粉與SP均勻混合，而后將碳粉與SP形成的混合物加入攪拌均勻的NMP與PVC膠水中，且在室溫下繼續(xù)攪拌I?5h形成導(dǎo)電膠。
3.如權(quán)利要求2所述的一種液流電池用雙極性電極，其特征在于，所述導(dǎo)電膠層(3)的厚度為0.01?1_。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種液流電池用雙極性電極，其特征在于，所述液流密封框(5)通過(guò)密封抗腐蝕膠層(4)分別粘接在雙極板(2)兩側(cè)的四周邊緣。
5.如權(quán)利要求4所述的一種液流電池用雙極性電極，其特征在于，所述密封抗腐蝕膠層(4)的厚度為0.01?Imm,其材質(zhì)為環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑。
6.如權(quán)利要求5所述的一種液流電池用雙極性電極，其特征在于，所述液流密封框(5)的材質(zhì)為PVC，其厚度為3?8cm ;所述雙極板(2)的材質(zhì)為PVDF，其厚度為0.1?3mm ;所述炭租(I)的厚度為3?8cm。
7.一種液流電池用雙極性電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A.使用耐腐蝕膠水，將液流密封框的邊框粘接在雙極板兩側(cè)的四周邊緣； B.利用導(dǎo)電膠，將兩個(gè)炭氈分別粘接到液流密封框的空腔中裸露出來(lái)的雙極板兩側(cè)； C.粘接完成后，固化膠水,形成液流電池用雙極性電極。
8.如權(quán)利要求7所述的一種液流電池用雙極性電極的制備方法，其特征在于，步驟A中的耐腐蝕膠水為環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，其厚度為0.01?1mm。
9.如權(quán)利要求7所述的一種液流電池用雙極性電極的制備方法，其特征在于，步驟B中的導(dǎo)電膠是由碳粉、SP、PVC膠水及NMP以質(zhì)量比為(100?150): (40?50): (300?400): (O?45)混合而成，其制備方法是將NMP加入PVC膠水中攪拌均勻，并將碳粉與SP均勻混合，而后將碳粉與SP形成的混合物加入攪拌均勻的NMP與PVC膠水中且在室溫下繼續(xù)攪拌l-5h形成導(dǎo)電膠。
10.如權(quán)利要求7所述的一種液流電池用雙極性電極的制備方法，其特征在于，所述液流密封框的材質(zhì)為PVC，其厚度為3?8cm ;所述雙極板的材質(zhì)為PVDF，其厚度為0.1?3mm ;所述炭租的厚度為3?8cm。
【文檔編號(hào)】H01M4/88GK104300157SQ201410522110
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】董俊杰, 李君 , 曹素嬌, 簡(jiǎn)孟亮, 李林德 申請(qǐng)人:成都贏創(chuàng)科技有限公司