CN111564643B - 一种液流电池端板结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体与端板板框，所述端板本体与所述端板板框之间设置有中间夹层；所述中间夹层包括压合成型的石墨板、碳纸与铜板，所述铜板靠近所述端板本体，所述石墨板靠近所述端板板框；所述中间夹层包括热合的铜板与碳素板，所述铜板靠近所述端板本体，所述碳素板靠近所述端板板框。本发明将端板的面电阻降到0.5Ω·cm2以下；使该端板适用于大电流液流电池电堆，确保电流稳定输出，提高电堆的稳定性；本发明的端板制造过程简单、便于大规模生产制造，降低成本。

Description

一种液流电池端板结构
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域，尤其涉及一种液流电池端板结构。
背景技术
液流电池是通过不同价态的离子之间的氧化还原反应，实现电能与化学能的转换，达到储存和释放能量的目的，具有响应速度快，耐冲击，长寿命，效率高，综合成本低。液流电池的电堆由多片电池叠加而成，产生高电压，电解液在其中流动、反应实现能量转换，通过，液流电池的电堆端板来收集电流并输出，因此，端板必须具有很好的导电性、稳定性、耐腐蚀性以及机械强度等，目前，端板主要是通过石墨板直接将电流输出，其面电阻较大，影响电流的输出效果，特别是在液流电池电堆大电流输出的情况，上述问题表现突出。
发明内容
本发明的目的是提供一种液流电池端板结构，解决上述背景技术中提到的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体与端板板框，所述端板本体与所述端板板框之间设置有中间夹层。
进一步的，所述中间夹层包括压合成型的石墨板、碳纸与铜板，所述铜板靠近所述端板本体，所述石墨板靠近所述端板板框。
进一步的，所述中间夹层包括热合的铜板与碳素板，所述铜板靠近所述端板本体，所述碳素板靠近所述端板板框。
进一步的，所述中间夹层包括一侧喷涂有导电塑料的铜板，所述铜板未喷涂导电塑料的一侧靠近所述端板本体，所述铜板喷涂有导电塑料的一侧靠近所述端板板框。
进一步的，所述铜板的厚度为1～2.5mm，所述铜板的一端设置有接线孔，所述端板本体上开设有与所述铜板相适配的凹槽。
进一步的，所述石墨板的厚度为2～7mm，电导率为100～1000s/cm，所述碳纸厚度为0.1～0.5mm，面电阻为0.1～10mΩ·cm2。
进一步的，所述碳素板的厚度为0.5～2.5mm，电导率为10～50s/cm。
进一步的，所述导电塑料的喷涂厚度为0.1～3mm，其包括两种或两种以上的热塑性树脂与导电填料；所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜或氟树脂，所述热塑性树脂在所述导电塑料中的质量百分比为45％～65％；所述导电填料选自碳粉、碳黑、短切碳毡、碳纤维、碳纳米管、石墨和短切碳纤维，所述导电填料在所述导电塑料中的质量百分比为30％～70％。
一种液流电池端板结构的制造方法，
当中间夹层为石墨板、碳纸与铜板时，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，将碳纸夹在铜板和石墨板之间，并将三者压合；
步骤2、将中间夹层整体粘接到端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试；
当中间夹层为铜板与碳塑板时，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，并对所述铜板进行加热后将碳塑板热压在所述铜板的一侧；
步骤2、所述铜板冷却至室温后，将带有碳素板的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体1相连接，完成后进行试验测试；
当中间夹层为一侧喷涂有导电塑料的铜板时，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，然后用喷枪将配制好的导电塑料的浆料喷涂在所述铜板的一侧；
步骤2、导电塑料干燥后，将带有导电塑料的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试。
进一步的，所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的有益效果：本发明将端板的面电阻降到0.5Ω·cm2以下；使该端板适用于大电流液流电池电堆，确保电流稳定输出，提高电堆的稳定性；本发明的端板制造过程简单、便于大规模生产制造，降低成本。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例端板整体结构示意图；
图2为本发明实施例1-2的结构示意图；
图3为本发明实施例3-6的结构示意图；
图4为本发明实施例3-4的粘接有碳塑板铜板结构示意图；
图5为本发明实施例5-6的喷涂上导电塑料后的铜板结构示意图；
图6为铜板或石墨板的结构示意图；
附图标记说明：1、端板本体；2、铜板；3、石墨板；4、端板板框；5、接线孔；6、碳塑板；7、凹槽；8、碳纸；9导电塑料。
具体实施方式
实施例一
如图1、2、6所述，一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层包括压合成型的石墨板3、碳纸8与铜板2，所述铜板2靠近所述端板本体1，所述石墨板3靠近所述端板板框4。所述铜板2的厚度为1～2.5mm，在本实施例中，取铜板的厚度为2mm。所述铜板2的一端设置有接线孔5，电池使用时电流从所述连接孔5导出。所述端板本体1上开设有与所述铜板2、石墨板3相适配的凹槽7。所述石墨板3的厚度为2～7mm，在本实施例中取石墨板3的厚度为3.5mm，电导率为100～1000s/cm；所述碳纸8厚度为0.1～0.5mm，在本实施例中取碳纸8的厚度为0.1mm，面电阻为0.1～10mΩ·cm2。
一种液流电池端板结构的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，将碳纸夹在铜板和石墨板之间，并将三者压合；
步骤2、将中间夹层整体粘接到端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试。
所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
实施例二、
如图1、2、6所述，一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层包括压合成型的石墨板3、碳纸8与铜板2，所述铜板2靠近所述端板本体1，所述石墨板3靠近所述端板板框4。所述铜板2的厚度为1～2.5mm，在本实施例中，取铜板的厚度为1mm。所述铜板2的一端设置有接线孔5，电池使用时电流从所述连接孔5导出。所述端板本体1上开设有与所述铜板2、石墨板3相适配的凹槽7。所述石墨板3的厚度为2～7mm，在本实施例中取石墨板3的厚度3.5mm，电导率为100～1000s/cm；所述碳纸8厚度为0.1～0.5mm，在本实施例中取碳纸8的厚度为0.3mm，面电阻为0.1～10mΩ·cm2。
一种液流电池端板结构的制作方法，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，将碳纸夹在铜板和石墨板之间，并将三者压合；
步骤2、将中间夹层整体粘接到端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试。
所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
实施例三、
如图1、3、4所示，一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层包括热合的铜板2与碳素板6，所述铜板2靠近所述端板本体1，所述碳素板6靠近所述端板板框4。所述铜板2的厚度为1～2.5mm，在本实施例中取所述铜板的厚度为2mm，所述碳素板6的厚度为0.5～2.5mm，电导率为10～50s/cm，在本实施例中，取所述碳素板的厚度为1.5mm。
一种液流电池端板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，并将所述铜板进行加热到120℃，在60MPa下，将碳塑板热压在所述铜板的一侧；
步骤2、所述铜板冷却10min，其温度降至室温后，将带有碳素板的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体1相连接，完成后进行试验测试；
所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
实施例四、
如图1、3、4所示，一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层包括热合的铜板2与碳素板6，所述铜板2靠近所述端板本体1，所述碳素板6靠近所述端板板框4。所述铜板2的厚度为1～2.5mm，在本实施例中取所述铜板的厚度为2mm，所述碳素板6的厚度为0.5～2.5mm，电导率为10～50s/cm，在本实施例中，取所述碳素板的厚度为2.5mm。
一种液流电池端板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，并将所述铜板进行加热到150℃，在80MPa下，将碳塑板热压在所述铜板的一侧；
步骤2、所述铜板冷却10min，其温度降至室温后，将带有碳素板的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体1相连接，完成后进行试验测试；
所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
实施例五、
如图1、3、5所示，一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层包括一侧喷涂有导电塑料9的铜板2，所述铜板2未喷涂导电塑料9的一侧靠近所述端板本体1，所述铜板喷涂有导电塑料9的一侧靠近所述端板板框4。
所述铜板2的厚度为1～2.5mm，在本实施例中所述铜板2的厚度取2.5mm。所述导电塑料的喷涂厚度为0.1～3mm，在本实施例中，喷涂厚度为0.5mm。所述导电塑料包括两种或两种以上的热塑性树脂与导电填料；所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜或氟树脂，所述热塑性树脂在所述导电塑料中的质量百分比为45％～65％；所述导电填料选自碳粉、碳黑、短切碳毡、碳纤维、碳纳米管、石墨和短切碳纤维，所述导电填料在所述导电塑料中的质量百分比为30％～70％。
一种液流电池端板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，然后用喷枪将配制好的导电塑料的浆料喷涂在所述铜板的一侧；
步骤2、喷涂后将铜板放置在50℃的条件下干燥2-3h，导电塑料干燥后，将带有导电塑料的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试。
所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
实施例六、
如图1、3、5所示，一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层包括一侧喷涂有导电塑料9的铜板2，所述铜板2未喷涂导电塑料9的一侧靠近所述端板本体1，所述铜板喷涂有导电塑料9的一侧靠近所述端板板框4。
所述铜板2的厚度为1～2.5mm，在本实施例中所述铜板2的厚度取2.5mm。所述导电塑料的喷涂厚度为0.1～3mm，在本实施例中，喷涂厚度为0.8mm。所述导电塑料包括两种或两种以上的热塑性树脂与导电填料；所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜或氟树脂，所述热塑性树脂在所述导电塑料中的质量百分比为45％～65％；所述导电填料选自碳粉、碳黑、短切碳毡、碳纤维、碳纳米管、石墨和短切碳纤维，所述导电填料在所述导电塑料中的质量百分比为30％～70％。
一种液流电池端板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，然后用喷枪将配制好的导电塑料的浆料喷涂在所述铜板的一侧；
步骤2、喷涂后将铜板放置在50℃的条件下干燥3-4h，导电塑料干燥后，将带有导电塑料的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试。
所述铜板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
实施例七、
一种液流电池端板结构，包括相互连接的端板本体1与端板板框4，所述端板本体1与所述端板板框4之间设置有中间夹层。所述中间夹层为如图6所示结构的3.5mm厚的石墨板。
一种液流电池端板结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、用石墨板粘接在端板本体上；
步骤2、将端板板框与所述端板本体相连接，完成后进行试验测试。
所述石墨板与所述端板本体相粘合时所采用的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、四氢呋喃、DMSO、复合型粘接剂、丙烯酸酯胶中的一种或多种；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用粘结或间隙配合或焊接。
对上述实施例中液流电池的端板进行面电阻测试，试验仪器为低电阻测试仪，精度为0.001mΩ，将上下端板中间加上碳毡后合在一起，其中，碳毡面电阻为0.2Ω·cm2，放在压机上，压力为4.9×105Pa下，测试结果如下表：
Figure GDA0002583059150000091
Figure GDA0002583059150000101
从上表可以看出，本发明提供的液流电池端板具有良好的导电性，能够实现液流电池大电流的稳定输出，制造过程简单、便于大规模生产制造，减低成本。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种液流电池端板结构，其特征在于：包括相互连接的端板本体与端板板框，所述端板本体与所述端板板框之间设置有中间夹层；所述中间夹层采用热合的铜板与碳素板、或者压合成型的石墨板、碳纸与铜板；所述中间夹层中铜板与端板本体直接接触，中间夹层嵌在端板板框的中间空心区域；所述端板本体与所述端板板框的连接方式采用间隙配合；
所述液流电池端板结构的制造方法如下：
当中间夹层为石墨板、碳纸与铜板时，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，将碳纸夹在铜板和石墨板之间，并将三者压合；
步骤2、将中间夹层整体粘接到端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，所述铜板靠近所述端板本体，所述石墨板靠近所述端板板框，完成后进行试验测试；
当中间夹层为铜板与碳素板时，包括如下步骤：
步骤1、用砂纸打磨所述铜板表面，并对所述铜板进行加热后将碳素板热压在所述铜板的一侧；
步骤2、所述铜板冷却至室温后，将带有碳素板的铜板粘接在端板本体上；
步骤3、将端板板框与所述端板本体相连接，所述铜板靠近所述端板本体，所述碳素板靠近所述端板板框，完成后进行试验测试；
所述铜板的厚度为1～2 .5mm，所述铜板的一端设置有接线孔，所述端板本体上开设有与所述铜板相适配的凹槽；
所述石墨板的厚度为2～7mm，电导率为100～1000S/cm；所述碳纸厚度为0 .1～0.5mm，面电阻为0 .1～10mΩ·cm2；
所述碳素板的厚度为0 .5～2 .5mm，电导率为10～50S/cm。
2.根据权利要求1所述的液流电池端板结构，其特征在于：所述铜板与端板本体相粘合时的粘接剂为环氧树脂胶、间苯树脂胶、邻苯树脂胶、乙烯基树脂胶、丙烯酸酯胶中的一种或多种。
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