[實用新型]復合多孔電極及含有其的單電池、電池堆和電池系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN202651269U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設計）人: 湯浩;李婷;劉紅麗;謝光有;房紅琳;高艷
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/18;H01M8/20;H01M8/24
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術領域

本實用新型涉及液流電池領域，尤其涉及一種復合多孔電極及含有其的液流單電池、液流電池堆和液流電池系統(tǒng)。

背景技術

全釩氧化還原液流電池分別以釩離子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作為電池的正負極氧化還原電對，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(qū)動活性電解液至反應場所（電池堆）再回至儲液罐中形成循環(huán)液流回路，以實現(xiàn)充放電過程。在全釩氧化還原液流電池儲能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個系統(tǒng)的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。電池堆是由多片單電池依次疊放壓緊，串聯(lián)而成。其中，傳統(tǒng)的液流單電池的組成如圖1所示。1’為液流框，2’為集流板，3’為多孔電極，4’為隔膜，各組件組成單電池，通過N個單電池的堆疊組成電池堆5’。

全釩氧化還原液流電池是通過電解液的電化學氧化還原反應進行存儲電荷和對外供電的，其中，比表面積大的多孔電極是電解液發(fā)生氧化還原反應的場所，是產(chǎn)生電子和質(zhì)子的區(qū)域，因此多孔電極的性能對釩電池的充放電效率產(chǎn)生很大影響。當多孔電極和集流板組合時，由于多孔電極是類似海綿的多孔性碳材料，孔隙率高，硬度低，具有一定彈性，兩者之間會產(chǎn)生較大的接觸電阻。所以一般需要施加一定壓力使多孔電極和集流板之間緊密貼合、接觸良好，但是當受壓力作用時，在受力方向會被壓縮，壓縮后多孔電極的孔徑減小，孔隙率降低，從而影響電解液的滲透擴散及氧化還原反應的順利進行，因此需要在多孔電極的壓縮量和多孔電極與集流板間的接觸電阻兩者之間尋求一個平衡值，即在不過度減小多孔電極孔徑和孔隙率，不影響電解液滲透和擴散的條件下，應盡可能降低多孔電極與集流板之間的接觸電阻。但多孔電極一般都硬度低，較為蓬松，在實際使用中即使壓縮量較大，其與集流板之間的接觸電阻仍然較大，這對釩電池的充放電效率是一個較大損失。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供了一種復合多孔電極及含有其的液流單電池、液流電池堆和液流電池系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術中的多孔電極的孔隙率大小與硬度高低難以平衡的問題。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種復合多孔電極，該復合多孔電極包括多孔電極本體以及分布在多孔電極本體中抗彎曲性能優(yōu)于多孔電極本體的強化部，強化部沿多孔電極本體的厚度方向貫通多孔電極本體。

進一步地，上述多孔電極本體和強化部一體成型，強化部33包括分布在多孔電極本體31中多個多孔電極塊以及設置在多孔電極塊的孔隙內(nèi)壁上的樹脂層。

進一步地，上述多孔電極本體上設置有散布的安裝通孔，強化部與安裝通孔過盈配合，強化部包括多孔材料以及設置在多孔材料的孔隙內(nèi)壁上的樹脂層；或者強化部的材料為發(fā)泡聚氨酯、發(fā)泡聚氯乙烯、發(fā)泡聚乙烯組成的組中的一種。

進一步地，上述強化部的總體積小于復合多孔電極總體積的一半。

根據(jù)本實用新型的又一方面還提供了一種液流單電池，包括多孔電極和集流板，多孔電極為上述復合多孔電極。

根據(jù)本實用新型的又一方面還提供了一種液流電池堆，包括至少一個液流單電池，液流單電池包括上述復合多孔電極。

根據(jù)本實用新型的又一方面，還提供了一種液流電池系統(tǒng)，包括：液流電池堆；正極儲液罐，通過正極供液流路和正極回液流路與液流電池堆中的正極半電池堆連通；負極儲液罐，通過負極供液流路和負極回液流路與液流電池堆中的負極半電池堆連通；該液流電池堆為上述的液流電池堆。

當將抗彎曲性能優(yōu)于多孔電極本體的多孔的強化部與多孔電極本體組裝形成復合多孔電極后，使得該復合多孔電極具有導電性及多孔結(jié)構的同時，強化部對該復合多孔電極起到骨架支撐作用，提高多孔電極本體的硬度和模量，在與集流板或極板組合時，可以控制其產(chǎn)生較小的壓縮量的情況下，就可與集流板或極板具有良好的界面結(jié)合，降低兩者之間的接觸電阻，從而達到既不影響電解液在復合多孔電極內(nèi)的滲透擴散及氧化還原反應的順利進行，又能保證復合多孔電極與集流板或極板之間具有較低的接觸電阻的效果。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

附圖說明

附圖構成本說明書的一部分、用于進一步理解本實用新型，附圖示出了本實用新型的優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本實用新型的原理。圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術中常用的單電池及電池堆組裝示意圖；

圖2示出了現(xiàn)有技術中多孔電極與集流板組裝示意圖；