[發明專利]多孔電極及由其制得的電化學電池和液流蓄電池

在審

• 申請號: 201680018113.1
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN107408704A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 雷蒙德·P·約翰斯頓;奧努爾·S·約爾德姆;布賴恩·T·韋伯;布雷特·J·西特爾;布拉德利·W·伊頓;安德魯·T·豪格;格雷戈里·M·豪根;阿里·E·厄茲恰姆;布蘭登·A·巴特林;巴拉特·R·阿查里雅
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 王靜,丁業平

技術領域

本發明整體涉及可用于制造電化學電池和蓄電池的多孔電極。本公開還提供制備多孔電極的方法。

背景技術

本領域已公開可用于形成電化學電池和氧化還原液流蓄電池的各種部件。此類部件在例如美國專利5,648,184、8,518,572和8,882,057中有所描述。

發明內容

在一個方面，本公開提供用于液流蓄電池的多孔電極，該多孔電極包括：

多孔電極材料，該多孔電極材料包含：

非導電聚合物顆粒；以及

導電碳顆粒；其中導電碳顆粒為碳納米管和分叉碳納米管中的至少一者，導電碳顆粒直接附著到非導電聚合物顆粒的表面并且其中將非導電聚合物顆粒表面的至少一部分熔合以形成單一多孔電極材料。

在一個方面，本公開提供用于液流蓄電池的膜電極組件，該膜電極組件包括：

具有第一表面和相對的第二表面的離子交換膜；和

根據本公開的多孔電極實施方案中任一項所述的第一多孔電極，第一多孔電極具有第一主表面和第二主表面，其中第一多孔電極的第一主表面鄰近離子交換膜的第一表面。

在另一方面，本公開提供用于液流蓄電池的電極組件，該電極組件包括：

根據本公開的多孔電極中任一項所述的第一多孔電極，第一多孔電極具有第一主表面和第二主表面；以及

具有第一表面和相對的第二表面的第一微孔保護層；其中多孔電極的第一主表面靠近第一微孔保護層的第二表面，并且其中第一微孔保護層包含聚合物樹脂和導電碳顆粒以及任選的非導電顆粒。

在另一方面，本公開提供用于液流蓄電池的電化學電池，該電化學電池包括根據本公開的多孔電極實施方案中任一項所述的多孔電極。

在另一方面，本公開提供用于液流蓄電池的電化學電池，該電化學電池包括根據本公開的膜電極組件實施方案中任一項所述的膜電極組件。

在另一方面，本公開提供用于液流蓄電池的電化學電池，該電化學電池包括根據本公開的電極組件實施方案中任一項所述的電極組件。

在另一方面，本公開提供液流蓄電池，該液流蓄電池包括根據本公開的多孔電極實施方案中任一項所述的至少一個多孔電極。

在另一方面，本公開提供液流蓄電池，該液流蓄電池包括根據本公開的膜電極組件實施方案中任一項所述的至少一個膜電極組件。

在另一方面，本公開提供液流蓄電池，該液流蓄電池包括根據本公開的電極組件實施方案中任一項所述的至少一個電極組件。

附圖說明

圖1A為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性膜電極組件的示意性橫截面側視圖。

圖1B為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性膜電極組件的示意性橫截面側視圖。

圖1C為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性膜電極組件的示意性橫截面側視圖。

圖1D為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性膜電極組件的示意性橫截面側視圖。

圖2為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性電極組件的示意性橫截面側視圖。

圖3為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性電化學電池的示意性橫截面側視圖。

圖4為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性電化學電池組的示意性橫截面側視圖。

圖5為根據本公開的一個示例性實施方案的示例性單電池液流蓄電池的示意圖。

圖6示出了實施例1、實施例4和實施例6的極化曲線。

在說明書和附圖中重復使用的參考符號旨在表示本公開的相同或類似的特征結構或元件。附圖可不按比例繪制。如本文所用，應用于數值范圍的字詞“介于……之間”包括該范圍的端值，除非另外指明。由端值表述的數值范圍包括該范圍內的所有數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及該范圍內的任何范圍。除非另外指明，否則說明書和權利要求書中使用的表達特征結構尺寸、量和物理特性的所有數字應理解為在所有情況下均由術語“約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則在上述說明書和所附權利要求中列出的數值參數均為近似值，這些近似值可根據本領域的技術人員利用本文所公開的教導內容來尋求獲得的期望性能而變化。