[發明專利]一體化電極集流板，其制備方法及包括其的液流電池

有效

• 申請號: 201110327822.7
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102361091B
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 湯浩;謝光有;李婷;殷聰;劉虹邑;胡蘊成
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術領域

本發明涉及液流電池領域，尤其是涉及一種一體化電極集流板，及其制備方法及包括該 一體化電極集流板的液流電池。

背景技術

全釩氧化還原液流電池是氧化還原液流電池的一種，具有使用壽命長，能量轉化效率高， 安全性高，環境友好等優點，能用于風能發電和光伏發電配套的大規模儲能系統，是電網削 峰填谷、平衡負載的主要選擇之一。

全釩氧化還原液流電池分別以不同價態的釩離子電對V2+/V3+和V4+/V5+作為電池的正 負兩極的氧化還原電對，將正負極電解液分別存儲于兩個儲液罐中，由耐酸液體泵驅動活性 電解液至提供反應場所的電池堆再回至儲液罐中形成循環液流回路，以實現充放電過程。在 整個全釩氧化還原液流電池儲能系統中，電池堆性能的好壞決定著整個系統的充放電性能， 尤其是充放電功率。電池堆是由多片單電池依次疊放壓緊，串聯而成。如圖1所示，在圖1 中給出了一種現有技術中常用的單片電池組裝示意圖，如圖1所示，單體電池5中包括液流 框1，集流板2，電極3，隔膜4。

在實際應用中，導電集流板具有阻隔正負極電解液和電子導電的作用，集流板主要有金 屬集流板、導電塑料集流板及石墨板等；在導電集流板的兩側放置導電性多孔材料(如石墨 氈)作為反應電極；并通過熱壓或粘接等方式將電極材料和集流板連在一起。但是，通過這 種方式制得的復合結構具有一定的接觸電阻。另外，由于在電池使用過程中受到電解液的沖 刷后，這種電極和集流板的界面容易出現惡化，從而進一步加大接觸電阻，甚至在使用過程 中還可能發生導電多孔材料脫落的問題。

如中國專利，公開號為CN101752565A中給出了一種“電池電極及其制備方法和包括該電 池電極的釩液流電池”，在該專利中提供了一種電池電極的制備方法，其是通過反應使預先浸 入多孔材料中間層的熱塑性聚合物單體發生聚合，從而原位制備出中間層為聚合物/導電多孔 材料的復合材料，上下層均為導電多孔材料的三明治結構的一體化電極雙極板。

采用這種方法所制備的電池電極雖然能夠有效地消除電極與集流板之間的接觸電阻，但 是先將熱塑性聚合物單體浸入到多孔材料中間層后，再在反應釜中引發預浸入多孔材料中間 層的聚合物單體發生反應，這種聚合反應所要求的工藝較為復雜，且聚合過程中必然伴隨副 反應的發生，而所生產的副產物或低分子量聚合物會影響材料的整體力學性能和耐蝕性能， 不利于延長電池組的壽命。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術不足，提供一種一體化電極集流板的制備方法，該方法工 藝上簡單，容易實現，而且，通過該方法所制備的一體化電極集流板能夠明顯降低多孔電極 與集流板間的接觸電阻，提高一體化電極集流板的機械性能。

為此，在本發明中提供了一種一體化電極集流板的制備方法，該一體化電極集流板包括： 集流板；第一電極層，位于集流板一側；第二電極層，位于集流板遠離第一電極層的一側； 其中，所述一體化電極集流板的制備方法包括：A.在多孔導電電極材料的中間部分浸漬樹脂 材料形成具有隔液體作用的集流板，并通過集流板將多孔導電電極材料分割為所述第一電極 層和所述第二電極層8；或者B.選取兩塊結構對稱的多孔導電電極材料；分別將兩塊多孔導 電電極材料的一側浸漬所述樹脂材料，浸漬樹脂材料的一側形成集流板前體；將兩塊多孔導 電電極材料中集流板前體相貼形成所述集流板，集流板的兩側未浸漬樹脂材料的部分形成第 一電極層和第二電極層。

進一步地，上述方法進一步包括：在向多孔導電電極材料中浸漬樹脂材料前，在形成集 流板的相應位置上鉆取多條供樹脂材料流通的通孔。

進一步地，上述通孔包括第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔交替排布；一體化 電極集流板的制備方法進一步包括：將多孔導電電極材料密封，露出第一通孔與第二通孔的 兩端開口；封堵第一通孔，向第二通孔中浸漬樹脂材料，至樹脂材料從第二通孔的浸漬末端 流出為止；持續浸漬樹脂材料，密封第二通孔的浸漬末端，將第一通孔逐漸疏通。

進一步地，上述浸漬樹脂的過程中施加0～10MPa的壓力，第一通孔的疏通速度為0.1～ 100mm/min。

進一步地，上述通孔的孔徑為集流板厚度的0.05～0.8倍。