一種用于低接觸電阻雙極板的加工裝置、系統、方法及其雙極板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的涉及液流電池技術領域，特別涉及一種用于低接觸電阻雙極板的加工裝置、系統、方法及其雙極板。
【背景技術】
[0002]隨著人們對環境保護以及可持續發展要求的不斷提，風、光等新能源發電技術越來越受到重視，由于風、光等能源的不連續性及由此發電帶來的波動性，因此需要在利用風、光等能源時曾家相應的儲能系統以解決上述問題。全釩液流電池系統以其良好的可靠性和安全性、選址自由、容量功率獨立設計等優點，成為大規劃儲能的首先技術之一，并受到廣泛的關注。電堆作為全釩液流電池系統的核心部件，其效率的大小直接影響整個系統的成本。影響電堆效率的主要因素為充放電過程電堆內阻的能耗；電堆內阻越大能耗越高，電堆效率越低。雙極板作為全釩液流電池電堆不可缺少的組件，與多孔碳電極相接觸，主要負責收集并傳遞正負電極電流的作用；其導電性的大小，直接影響電堆內阻的大小。雙極板的導電性主要受雙極板基體材料的導電率和雙極板與電極的接觸內阻影響。目前使用的雙極板多為擠出成型的復合雙極板，即非導電材料PP等與導電材料石墨等復合材料采用擠壓成型技術制得。由于擠出成型工藝的特性，所生產的雙極板主要為平板型，從而雙極板與多孔電極間的接觸，主要是電極平面與碳纖維的直接接觸，由于表面存在非導電材料，接觸內阻較高(如圖1所示)，目前還沒有一個行之有效的方法能大幅降低雙極板與電極的接觸內阻。因此有必要發明一種可以顯著減小接觸電阻的液流電池雙極板及生產裝置。
【發明內容】
[0003]本申請發明目的在于提供一種全釩液流電池用雙極板生產裝置及所生產的低接觸內阻液流電池雙極板。本裝置利用噴灑技術將高導電柔性粉末噴灑在雙極板兩側，并通過加熱雙極板表面使得噴灑層與主體雙極板緊密結合，從而在雙極板的兩面設置高導電表層結構，以使雙極板主體導電材料能與表層柔性接觸，同時使雙極板與多孔纖維電極接觸時，多孔電極的纖維能被陷入表層結構而與雙極板表面充分接觸，達到減小接觸內阻，提高電池放電功率及電壓效率的目的。
[0004]本發明采用的技術方案如下:
[0005]一種用于低接觸電阻雙極板的連續加工裝置，所述加工裝置沿雙極板進入的方向依次設有一對保溫加熱輥、兩對定位輥和一對定型輥，所述兩對定位輥之間設有噴灑部件。
[0006]優選地，所述噴灑部件為兩個，分別位于雙極板表面的兩側。作為優選，可選擇性的在定位輥之間安裝相對的兩個或僅在上部安裝一個噴灑部件，從而可制得一面或兩面增加表層結構的液流電池用低接觸電阻雙極板。
[0007]進一步優選地，所述噴灑部件面向雙極板的一側設有噴頭，另一側設有原料進口。
[0008]優選地，所述定位輥與噴灑部件之間設有擋板。
[0009]優選地，所述定型輥的直徑為0.4m-lm，兩輥間距為;所述保溫加熱輥的直徑為0.3-0.8m，兩棍間距離為lmm-5mm。
[0010]優選地，所述裝置還具有外殼，外殼與所述定型輥、定位輥、噴灑部件、保溫加熱輥分別采用可拆卸連接。
[0011]優選地，所述定型輥、所述定位輥、所述保溫加熱輥均成對組裝，且下排輥的上邊緣在同一水平線上。
[0012]本發明提供的一種用于低接觸電阻雙極板的連續加工裝置可直接獨立使用或安裝在雙極板擠出模具之后。
[0013]本發明裝置工作原理如下:平板雙極板通過保溫加熱輥加熱(保溫)后進入定位輥，在定位輥之間通過噴灑部件將柔性粉末原料噴灑到雙極板表面，再進入定型輥，將雙極板壓制成規定的厚度。
[0014]本發明還提供一種用于低接觸電阻雙極板的連續加工系統，其特征在于，包括雙極板擠出模具和權利要求1所述的連續加工裝置。
[0015]本發明還提供采用以上所述的用于低接觸電阻雙極板的連續加工系統處理雙極板的方法，依次包括以下步驟:
[0016]①采用所述雙極板擠出模具擠出雙極板；
[0017]②采用所述連續加工裝置對雙極板進行表面處理。
[0018]所述雙極板擠出模具設有擠出機頭和雙極板輸送輥。
[0019]本發明還提供以上所述用于低接觸電阻雙極板的連續加工裝置或以上所述的用于低接觸電阻雙極板的連續加工系統制得的低接觸電阻雙極板，包括基體結構，所述基體結構的表面附有表層結構，所述表層結構的材料硬度小于3。
[0020]本發明所述硬度為莫氏硬度。作為優選，可選擇性的在雙極板的一面或雙面附加表層結構。
[0021]由于低硬度的表層結構具有柔性韌度，當雙極板與碳纖維接觸時，碳纖維的表層纖維可以陷入表層結構內；同時，由于表層結構的存在，可以使基體結構內部的導電材料與表層結構充分接觸(如附圖2所示)，避免了碳纖維的表面與不平整的基體結構直接接觸，從而達到減小接觸內阻的目的。
[0022]本發明所述雙極板的基體結構為雙極板的主體支撐結構，優選地，由導電材料和非導電復合材料如pp、PE構成。
[0023]優選地，所述表層結構的材料為粉末狀顆粒材料，材料的粒徑為0.0lmm-0.5mm，優選為 1um-1OOum。
[0024]進一步優選地，所述表層結構的厚度為0.05mm-lmm ;更優選為0.1-0.5mm。
[0025]優選地，所述表層結構的材料導電阻率小于10-4 Ωπι。
[0026]優選地，所述表層結構的原料選自碳材料、石墨材料、金屬材料中的至少一種。
[0027]進一步優選地，所述金屬材料為金屬鈦、表面鍍鈦防腐層的金屬導體或合金。
[0028]此處的金屬導體是指除鈦以外的其它金屬，如金屬銀、金屬銅等，合金材料不作具體限定，符合以上硬度、導電率的合金均可。
[0029]本發明提供的雙極板，較現有技術相比，能減小雙極板內阻，并有效減小與其他電堆部件的接觸內阻，進而提升電堆的放電功率及電壓效率，電壓效率提高2% -4%，相同條件下放電功率提高10% -20%。
【附圖說明】
[0030]本發明附圖6幅，
[0031]圖1，現有技術復合雙極板基體結構表面示意圖；
[0032]圖2，本發明附有表層結構的雙極板表面接觸示意圖；
[0033]圖3，本發明裝置示意圖；
[0034]圖4，本發明裝置內部結構示意圖；
[0035]圖5，本發明裝置安裝示意圖；
[0036]圖6，本發明噴灑部件示意圖；
[0037]圖中，I非導電復合材料、2導電材料、3表層結構、4基體結構、5碳纖維、6電極、7外殼、8定型輥、9定位輥、10噴灑部件、11原料進口，12擋板、13保溫加熱輥、14雙極板擠出模具、15雙極板、16雙極板輸送輥、17擠出機頭、18定位桿、19噴頭、20加工裝置。
【具體實施方式】
[0038]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
[0039]本發明所述雙極板的基體結構為雙極板的主體支撐結構，現有的基體結構多為復合型，g卩非導電材料PP、PE等與導電材料石墨等復合形成，本申請選用的基體結構的材料不作具體限定。
[0040]實施過程的最佳尺寸:所述噴灑裝置包括進料口 11，固定桿18，噴灑頭19 ;優選地，進料口直徑為10-50cm，噴灑頭出口為圓形，直徑為0.2cm-2cm ;同時可設置多個進料口、及噴灑頭出口 ；優選地噴灑頭出口的間距為10cm-20cm ;噴灑頭的長度與所制雙極板寬度一致。
[0041]實施例1
[0042]加工裝置如圖4所示，分別由一對保溫加熱輥13、兩對定位輥9和一對定型輥8，及兩對定位輥9之間的噴灑部件10構成。噴灑部件10位于雙極板表面的兩側，可以實現雙極板雙側的處理。噴灑部件面向雙極板的一側設有噴頭，另一側設有原料進口，定位輥與噴灑部件之間設有擋板，擋板長度與雙極板