專利名稱：液流電池用一體化端極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于液流電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液流電池用一體化端極板。
背景技術(shù)：
液流電池用一體化端極板主要應(yīng)用于釩電池等液流電池領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外液流電池用的端極板主要是通過(guò)密封圈壓緊的方式將導(dǎo)流邊框、導(dǎo)電板、電子集流體幾種組件組裝而成。這種方法缺點(diǎn)是密封的可靠性差，結(jié)合處易出現(xiàn)串液、漏液，集流體與導(dǎo)電板接觸電阻大，易脫落，嚴(yán)重制約液流電池電堆的導(dǎo)電性能和使用壽命。因此，尋找另外一種可靠性高的一體化端極板成為釩電池等液態(tài)電池研究的一個(gè)重要課題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液流電池用一體化端極板。本實(shí)用新型的液流電池用一體化端極板中的電子集流體與導(dǎo)電板固定連接，帶流道的導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板固定連接。本實(shí)用新型中的導(dǎo)流邊框材料采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹(shù)月旨、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂中的一種制成。本實(shí)用新型中的導(dǎo)電板采用石墨材料制成，導(dǎo)電板的碳含量為30°/Γ 00%，厚度為
O.2 8mm,電阻率小于I Ω · cm。
本實(shí)用新型中的導(dǎo)電板采用以石墨氈、碳?xì)譃榛牡挠袡C(jī)高分子復(fù)合導(dǎo)電材料制成，厚度為O. 2 8mm,電阻率小于I Ω · cm。本實(shí)用新型中的導(dǎo)電板采用以有機(jī)高分子為基體，石墨粉、碳粉、碳纖維為導(dǎo)電填充料的導(dǎo)電塑料材料制成，厚度為O. 2^8mm,電阻率小于I Ω · cm。本實(shí)用新型中的電子集流體是指銅、銀、金、鉬幾種金屬導(dǎo)體中的一種或以上制成。本實(shí)用新型中的電子集流體和導(dǎo)電板固定連接方式為粘接或模具壓緊。本實(shí)用新型中的導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板的固定連接方式為粘接、常溫澆注或高溫注塑。本實(shí)用新型將液流電池導(dǎo)流邊框、導(dǎo)電板、電子集流體三種組件采用常溫澆注、高溫注塑以及粘接方式固定連接為一體，制作成一體化端極板。將端極板導(dǎo)流邊框和導(dǎo)電板固定連接在一起，減少了導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板之間的密封環(huán)節(jié)，提高了端極板的防滲漏能力。將電子集流體與導(dǎo)電板固定連接在一起，能保持接觸良好，接觸面接觸電阻小，導(dǎo)電性能更加穩(wěn)定。電池維修的時(shí)候，減少了零散組件拆裝，維護(hù)更方便。本實(shí)用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、密封可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)，是對(duì)液流電池傳統(tǒng)端極板的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)極板易出現(xiàn)串液、漏液、可靠性差、集流體接觸電阻大的缺點(diǎn)，采用一體化集成結(jié)構(gòu)，提供了一種密封性可靠性高、集流體與導(dǎo)電板接觸電阻小的一體化端極板，該端極板已經(jīng)在液流電池電堆中應(yīng)用，表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，有廣闊的應(yīng)用前景。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1.電子集流體 2.導(dǎo)電板 3.導(dǎo)流邊框。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1中可以看出，本實(shí)用新型中的電子集流體I與導(dǎo)電板2固定連接，固定連接方式為粘接或模具壓緊；然后將導(dǎo)流邊框3與導(dǎo)電板2的四周固定連接，連接方式為粘接、常溫澆注或高溫注塑。實(shí)施例1以聚四氟乙烯材料制作注塑模具，用不銹鋼板做模具夾板，以無(wú)錫藍(lán)星樹(shù)脂廠生產(chǎn)的615A環(huán)氧樹(shù)脂和593固化劑混合料為常溫澆注原料，石墨板為導(dǎo)電板，以銅箔為電子集流體，石墨板為導(dǎo)電板，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板
·[0021](I)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將石墨板和銅箔壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間，然后用不銹鋼板加螺栓固定，模具上端有一個(gè)澆注口和兩個(gè)排氣口，分布于模具上端兩側(cè)和中間位置，最后將夾具整體放入注塑頂模裝置并用螺栓固定，完成注塑裝置組裝；(2)將615A環(huán)氧樹(shù)脂在恒溫箱中保持恒溫至20°C，加入593固化劑，兩者按重量比例4 I混合，攪勻，得到混合物X ；(3)將混合物X在真空箱中排除液體中的氣體，抽至氣壓400Pa時(shí)，保壓8min，然后取出；(4) 一體化端極板注塑的全過(guò)程保持環(huán)境恒溫在20°C ；(5)然后將模具一端墊起，使傾斜角度至10°，液態(tài)樹(shù)脂混合料沿模具一端注塑口的壁上緩緩倒入至一定位置，放平模具，靜置5min，繼續(xù)添加樹(shù)脂混合料至灌滿模具腔體，靜置18h，脫模，即制得一體化端極板。實(shí)施例2以聚四氟乙烯材料制作高溫注塑模具，用不銹鋼板做模具夾板，以上海富晨化工有限公司生產(chǎn)的881乙烯基樹(shù)脂、過(guò)氧化甲乙酮和含量為12%的異辛酸鈷為常溫澆注原料，以導(dǎo)電塑料板為導(dǎo)電板，鍍銀銅板為電子集流體，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板(I)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將導(dǎo)電塑料板和鍍銀銅板壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間，然后用不銹鋼板加螺栓固定，模具上端有一個(gè)澆注口和兩個(gè)排氣口，分布于模具上端兩側(cè)和中間位置，最后將夾具整體放入注塑頂模裝置并用螺栓固定，完成注塑裝置組裝。(2)將881乙烯基樹(shù)脂在恒溫箱中保持恒溫至15°C，然后分別加入過(guò)氧化鉀乙酮引發(fā)劑、異辛酸鈷促進(jìn)劑，三者比例按重量比100 1.5 1. 5，混合攪勻，得到混合物X ;(3)將混合物X在真空箱中排除液體中的氣體，抽至氣壓400Pa時(shí)，保壓2min，然后取出；(4) 一體化端極板注塑的全過(guò)程保持環(huán)境恒溫在15°C ；(5)然后將模具一端墊起，使傾斜角度至5°，液態(tài)樹(shù)脂混合料沿模具一端注塑口的壁上緩緩倒入至一定位置，放平模具，繼續(xù)添加樹(shù)脂混合料至灌滿模具腔體，靜置6h，脫模，即制得一體化端極板。實(shí)施例3以聚四氟乙烯材料制作注塑模具，以廣州北化凱明貿(mào)易有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚乙烯為高溫注塑原料，以導(dǎo)電塑料板為導(dǎo)電板，銅板為電子集流體，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板(I)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將導(dǎo)電塑料板和銅板壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間；(2)將聚乙烯注塑原料在200°C下熔融，然后注入注塑模具中，自然冷卻，脫模即得到一體化端極板。實(shí)施例4以聚四氟乙烯材料制作注塑模具，以廣州北化凱明貿(mào)易有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚丙烯為高溫注塑原料，以導(dǎo)電塑料板為導(dǎo)電板，銅板為電子集流體，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板(I)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將導(dǎo)電塑料板和銅板壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間；(2)將聚丙烯注塑原料在220°C下熔融，然后注入注塑模具中，自然冷卻，脫模即得到一體化端極板。
實(shí)施例5以聚四氟乙烯材料制作注塑模具，以廣州北化凱明貿(mào)易有限責(zé)任公司生產(chǎn)的聚苯乙烯為注塑原料，以導(dǎo)電塑料板為導(dǎo)電板，銅板為電子集流體，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板(I)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將導(dǎo)電塑料板和銅板壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間；(2)將聚苯乙烯注塑原料在250°C下熔融，然后注入注塑模具中，自然冷卻，脫模即得到一體化端極板。實(shí)施例6以聚四氟乙烯材料制作注塑模具，以廣州北化凱明貿(mào)易有限責(zé)任公司生產(chǎn)的酚醛樹(shù)脂為注塑原料，以導(dǎo)電塑料板為導(dǎo)電板，銅板為電子集流體，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板(I)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將導(dǎo)電塑料板和銅板壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間；(2)將酚醛樹(shù)脂注塑料注入注塑模具中，自然冷卻，脫模即得到一體化端極板。實(shí)施例7以聚四氟乙烯材料制作注塑模具，以廣州北化凱明貿(mào)易有限責(zé)任公司生產(chǎn)的氨基樹(shù)脂為高溫注塑原料，以導(dǎo)電塑料板為導(dǎo)電板，銅板為電子集流體，經(jīng)如下工藝制備一體化端極板(1)按端極板導(dǎo)流邊框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注塑模具，模具采用聚四氟乙烯材料，內(nèi)置腔體，將導(dǎo)電塑料板和銅板壓緊嵌于模具中央預(yù)留的腔體凸臺(tái)中間；(2)將氨基樹(shù)脂注塑料注入注塑模具中，自然冷卻，脫模即得到一體化端極板。實(shí)施例8(1)通過(guò)機(jī)械加工的方法將聚氯乙烯材料加工成導(dǎo)流邊框；使用銀板做電子集流體，使用復(fù)合導(dǎo)電板做導(dǎo)電板；(2)將銀板用導(dǎo)電膠粘接在復(fù)合導(dǎo)電板一面上；(3)將導(dǎo)流邊框四周內(nèi)側(cè)邊緣通過(guò)E44環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑粘接在復(fù)合導(dǎo)電板和銀板四周外邊緣，即制得一體化端極板。
權(quán)利要求1.液流電池用一體化端極板，其特征在于所述的極板中的電子集流體與導(dǎo)電板固定連接，帶流道的導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化端極板，其特征在于所述的導(dǎo)流邊框材料采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂中的一種制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化端極板，其特征在于所述的導(dǎo)電板采用石墨材料制成，導(dǎo)電板的厚度為O. 2 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化端極板，其特征在于所述的導(dǎo)電板采用以有機(jī)高分子為基體，石墨粉、碳粉、碳纖維為導(dǎo)電填充料制成的導(dǎo)電塑料材料制成，導(dǎo)電板的厚度為O.2 mm 8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化端極板，其特征在于所述的電子集流體是指銅、銀、金、鉬幾種金屬導(dǎo)體中的一種或以上制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化端極板，其特征在于所述的電子集流體和導(dǎo)電板固定連接方式為粘接或模具壓緊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化端極板，其特征在于所述的導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板的固定連接方式為粘接、常溫澆注或高溫注塑。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種液流電池用一體化端極板，本實(shí)用新型將電子集流體、導(dǎo)流邊框和導(dǎo)電板固定連接，電子集流體和導(dǎo)電板固定連接，能保持接觸良好，接觸面接觸電阻小，導(dǎo)電性能更加穩(wěn)定；導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板固定連接在一起，減少了導(dǎo)流邊框與導(dǎo)電板之間的密封環(huán)節(jié)，提高了端極板的防滲漏能力。本實(shí)用新型的液流電池用一體化端極板減少了液流電池零散組件，可靠性更高，生產(chǎn)和日常維護(hù)方便，成本低。
文檔編號(hào)H01M8/02GK202905873SQ20122017713
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者馬海波, 李曉兵, 陳偉, 孟凡明, 劉效疆, 閻紅衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所