DE102018127531A1 - Electrode separator plate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektroden-Separator-Element (24, 26) aufweisend eine Innenschicht und an diese angrenzende Außenschichten, wobei jede Schicht zumindest ein Bindemittel mit zumindest einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff enthält, und die Außenschicht zumindest zwei Bindemittel unterschiedlicher Strukturformeln enthält, von denen zur Erzeugung einer porösen Außenschicht zumindest ein Bindemittel flüssigkeitslöslich ist.The invention relates to an electrode separator element (24, 26) having an inner layer and outer layers adjoining the latter, each layer containing at least one binder with at least one filler causing electrical conductivity, and the outer layer containing at least two binders of different structural formulas , of which at least one binder is liquid-soluble to produce a porous outer layer.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektroden-Separator-Element aufweisend eine Innenschicht und an diese angrenzende Außenschichten, wobei jede Schicht zumindest ein Bindemittel mit zumindest einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff enthält.The invention relates to an electrode separator element having an inner layer and outer layers adjoining the latter, each layer containing at least one binder with at least one filler which brings about electrical conductivity.

Auch nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Elements.The invention also relates to a method for producing an electrode separator element.

In einer Vielzahl von elektrochemischen Anwendungen, wie bei Brennstoffzellen, Redox-Flow-Zellen, Elektrolysezellen, ist es erforderlich, dass die anoden- und kathodenseitigen Reaktanden zuverlässig voneinander getrennt werden. Hierzu gelangen Separatorplatten zum Einsatz, die z.B. aus Graphit gefüllten Duromeren oder thermoplastischen Bindemitteln bestehen. Als Bindemittel haben sich Polymere, wie Phenol- und Epoxidharze, Polyethylen, Polypropylen, Polyphenylsulfid und Fluorpolymere, bewährt. Dabei erfolgt die Auswahl der Bindemittel u.a. nach den Kriterien der maximalen Anwendungstemperatur, der chemischen Stabilität sowie unter dem Gesichtspunkt, welches Verfahren zur Erzielung der gewünschten Formgebung in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall zum Einsatz gelangen soll. In a large number of electrochemical applications, such as in fuel cells, redox flow cells, electrolysis cells, it is necessary that the reactants on the anode and cathode side are reliably separated from one another. Separator plates are used for this purpose, e.g. consist of graphite-filled thermosets or thermoplastic binders. Polymers such as phenolic and epoxy resins, polyethylene, polypropylene, polyphenyl sulfide and fluoropolymers have proven themselves as binders. The binder is selected, among other things. according to the criteria of maximum application temperature, chemical stability and from the point of view of which method should be used to achieve the desired shape depending on the application.

Werden thermoplastische Elastomere z.B. auf der Basis von Polyolefinen ausgewählt, wird ein relativ flexibler Werkstoff zur Verfügung gestellt, mit dem großformatige dünne Platten herstellbar sind, die gut handhabbar sind. Bei einem hinreichend hohen Füllstoffanteil von Graphit, der meist mehr als 80 Gew.-% beträgt, ist auch die erforderliche Leitfähigkeit erzielbar. Gegebenenfalls wird die Leitfähigkeit verbessender Ruß hinzugegeben. Allerdings ist der Gewichtsanteil unter dem Gesichtspunkt festzulegen, dass ein Kompromiss zwischen einerseits der verbesserten Leitfähigkeit und andererseits der durch den Ruß bedingten steigenden Schmelzviskosität gefunden werden muss, die die Formgebung entsprechender Platten nachteilig beeinflussen kann. Daher wird üblicherweise nicht mehr als 10 Gew.-% Leitfähigkeitsruß hinzugegeben.Are thermoplastic elastomers e.g. selected on the basis of polyolefins, a relatively flexible material is made available with which large-format thin plates can be produced which are easy to handle. With a sufficiently high filler content of graphite, which is usually more than 80% by weight, the required conductivity can also be achieved. If necessary, the conductivity-improving carbon black is added. However, the proportion by weight must be determined from the point of view that a compromise must be found between the improved conductivity on the one hand and the increasing melt viscosity due to the soot, on the other hand, which can adversely affect the shape of the corresponding plates. Therefore, no more than 10% by weight of conductive carbon black is usually added.

Entsprechende Separatormaterialien zeigen üblicherweise keine oder nur eine geringe elektrochemische Aktivität. Um eine ausreichende Leistungsdichte entsprechender elektrochemischer Zellen zu erzielen, gelangen Elektrodenmaterialien auf Kohlenstoffbasis zum Einsatz, wobei die Materialien jedoch deutlich von der Zusammensetzung und Struktur der im Separator vorhanden Kohlenstoffmaterialien abweicht. So können bei Redox-Flow-Zellen die Elektroden aus Kohlenstofffaser-basierten Filzen oder Vliesen mit großer Porosität und Permeabilität bestehen. Bei Flow-By-Elektroden sickern sodann die flüssigen Reaktanden langsam durch die poröse Elektrodenstruktur.Corresponding separator materials usually show little or no electrochemical activity. In order to achieve a sufficient power density of corresponding electrochemical cells, carbon-based electrode materials are used, but the materials differ significantly from the composition and structure of the carbon materials present in the separator. In redox flow cells, for example, the electrodes can be made of carbon fiber-based felts or nonwovens with great porosity and permeability. With flow-by electrodes, the liquid reactants then slowly seep through the porous electrode structure.

Alternativ besteht die Möglichkeit der Beschichtung der Separatorplatten mit elektrochemisch aktivem Material, wie speziellen Rußen mit geeigneten funktionellen Oberflächengruppen. Bei entsprechenden sogenannten Flow-By-Elektroden strömen die Reaktanden sodann zwischen einer Elektrode und einer Membran. Insoweit wird jedoch auf bekannte Redox-Flow-Batterien verwiesen, wie diese auch der WO 2018/146282 A1 zu entnehmen ist.Alternatively, there is the possibility of coating the separator plates with electrochemically active material, such as special carbon blacks with suitable functional surface groups. With corresponding so-called flow-by electrodes, the reactants then flow between an electrode and a membrane. In this regard, however, reference is made to known redox flow batteries, such as the one WO 2018/146282 A1 can be seen.

Bei Flow-By-Elektroden, also bei solchen, bei denen die Separatoren beschichtet sind, besteht auch die Möglichkeit, die Separator-Elektroden-Einheit mit dreidimensionaler Struktur auszuführen. So können Kanäle zur besseren Führung der Reaktanden, Verwirbelungsstellen zum schnellen Stofftransport an der Elektrodenoberfläche oder Abstandshalter zwischen Elektrode und Membran ausgebildet werden.In the case of flow-by electrodes, that is to say those in which the separators are coated, it is also possible to design the separator-electrode unit with a three-dimensional structure. Channels for better guidance of the reactants, swirling points for rapid mass transport on the electrode surface or spacers between the electrode and membrane can be formed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektroden-Separator-Element der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen derart weiterzubilden, dass eine gute elektrochemische Aktivität erzielbar ist.The object of the present invention is to develop an electrode separator element of the type mentioned at the outset and a method for producing such an element in such a way that good electrochemical activity can be achieved.

Nach einem weiteren Aspekt sollen problemlos dreidimensionale Strukturen ohne aufwendige Verfahrensschritte ausbildbar sein.According to a further aspect, three-dimensional structures should be able to be formed without problems and without complex process steps.

Mehrere Elektroden-Separator-Elemente sollen sich problemlos zu einer Zelle, insbesondere Redox-Flow-Zelle, zusammensetzen lassen, wobei sichergestellt ist, dass eine hinreichende Abdichtung gegenüber den flüssigen Reaktanden gewährleistet ist.Several electrode separator elements should be able to be assembled into a cell, in particular a redox flow cell, without any problems, it being ensured that an adequate seal with respect to the liquid reactants is ensured.

Das Herstellungsverfahren soll kostengünstig und umweltfreundlich sein.The manufacturing process should be inexpensive and environmentally friendly.

Zwischen den Schichten solle eine gute Haftung bestehen.There should be good adhesion between the layers.

Zur Lösung einer oder mehrerer zuvor genannter Aspekte sieht die Erfindung vor, dass die Außenschicht zumindest zwei unterschiedliche Bindemittel enthält, von denen zur Erzeugung einer porösen Außenschicht ein Bindemittel flüssigkeitslöslich ist. To solve one or more of the aforementioned aspects, the invention provides that the outer layer contains at least two different binders, one of which is liquid-soluble to produce a porous outer layer.

Ein weiteres Bindemittel in der Außenschicht muss zumindest bei den Temperaturen, bei denen die Elektroden-Separator-Platte eingesetzt wird, wasserunlöslich sein.Another binder in the outer layer must be water-insoluble, at least at the temperatures at which the electrode separator plate is used.

Erfindungsgemäß weist jede Außenschicht ein Bindemittel auf, das flüssigkeits-, insbesondere wasserlöslich ist, so dass nach zumindest teilweisem Entfernen des flüssigkeitslöslichen thermoplastischen Bindemittels das Aktivmaterial von dem Reaktanden in einem Umfang umströmt werden kann, dass die erforderliche elektrochemische Reaktion erfolgt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das flüssigkeitswie wasserlösliche Bindemittel ein Polymer aus der Gruppe Polyvinylalkohol, Zellulosederivat, Ligninsulfonat, Polyvinylpyrrolidon ist, wobei ggf. zumindest ein plastifizierendes wasserlösliches Additiv wie Glycerin oder Polyethylenglykol zugegeben ist.According to the invention, each outer layer has a binder which is soluble in liquid, in particular water, so that after the at least partial removal of the liquid-soluble thermoplastic binder, the reactant can flow around the active material to such an extent that the required electrochemical reaction takes place. It is particularly provided that the liquid-like water-soluble binder is a polymer from the group of polyvinyl alcohol, cellulose derivative, lignin sulfonate, polyvinylpyrrolidone, with at least one plasticizing water-soluble additive such as glycerol or polyethylene glycol being optionally added.

Bei dem Aktivmaterial handelt es sich um Ruß oder expandierten Graphit mit einer spezifischen Oberfläche vorzugsweise im Bereich von 50 m2/g bis 1500 m2/g.The active material is carbon black or expanded graphite with a specific surface area preferably in the range from 50 m 2 / g to 1500 m 2 / g.

Zu der Korngröße des Aktivmaterials ist bevorzugt anzugeben, dass bei Ruß mehr als 98% der Primärteilchen ≤ 1 µm und/oder bei expandiertem Graphit mehr als 98% der Graphitpartikel ≤ 500 µm sein sollten.Regarding the grain size of the active material, it should preferably be stated that for carbon black more than 98% of the primary particles should be ≤ 1 µm and / or for expanded graphite more than 98% of the graphite particles should be ≤ 500 µm.

Die hohe spezifische Oberfläche der Aktivmaterialien bewirkt eine hinreichende elektrochemische Aktivität der Außenschicht.The high specific surface area of the active materials results in a sufficient electrochemical activity of the outer layer.

Hervorzuheben ist, dass die Außenschicht in Gew.-% enthält: 0 - 40 % Graphit 25 - 60% Ruß und/oder expandierten Graphit 10 - 40 % Polyvinylalkohol 10 - 20% ein oder mehrere flüssigkeitsbeständige thermoplastische Elastomere 0,5 - 5 % Additive. It should be emphasized that the outer layer contains in% by weight: 0 - 40% graphite 25 - 60% Carbon black and / or expanded graphite 10 - 40% Polyvinyl alcohol 10 - 20% one or more liquid-resistant thermoplastic elastomers 0.5 - 5% Additives.

Der Graphit dient als Füllstoff. Ruß und/oder expandierter Graphit ist bzw. sind das Aktivmaterial.The graphite serves as a filler. Soot and / or expanded graphite is or are the active material.

Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Innenschicht als Ausgangsmaterialien in Gew.-% enthält: 70 - 80 % Graphit 2 - 10% Ruß und/oder expandierten Graphit 5 - 15 % Polypropylen 5 - 15 % eine oder mehrere thermoplastische Elastomere wie Ethylen-Propylen-Copolymere 0,5 - 1,5 % Additive Furthermore, it is preferably provided that the inner layer contains as starting materials in% by weight: 70 - 80% graphite 2 - 10% Carbon black and / or expanded graphite 5 - 15% Polypropylene 5 - 15% one or more thermoplastic elastomers such as ethylene-propylene copolymers 0.5 - 1.5% Additives

Ruß und/oder expandierter Graphit dienen in der Innenschicht zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit.Carbon black and / or expanded graphite serve to improve the electrical conductivity in the inner layer.

Gegebenenfalls kann die Innenschicht und/oder Außenschicht Kohlenstofffasern mit einem Gew.-Anteil zwischen 0 - 10 % enthalten. Bei den Kohlenstofffasern handelt es sich insbesondere um kurze Fasern mit einer Länge von max. 6 mm.The inner layer and / or outer layer can optionally contain carbon fibers with a weight fraction between 0-10%. The carbon fibers are in particular short fibers with a length of max. 6 mm.

Insbesondere kann die Innenschicht 0 - 20 Gew.-% und/oder die Außenschicht 0 - 30 Gew.- % expandierten Graphit enthalten.In particular, the inner layer can contain 0-20% by weight and / or the outer layer 0-30% by weight of expanded graphite.

Eigenerfinderisch ist vorgesehen, dass die Schichten insgesamt eine Folie bilden, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Elektroden-Separator-Element eine durch Extrusion der Schichten gebildete Folie ist, vorzugsweise einer Dicke D wie D ≤ 2 mm, insbesondere 0,3 mm ≤ D ≤ 1,5 mm.According to the invention, it is provided that the layers as a whole form a film, it being provided in particular that the electrode separator element is a film formed by extrusion of the layers, preferably a thickness D such as D 2 2 mm, in particular 0.3 mm D D ≤ 1.5 mm.

Dabei sollte die Innenschicht eine Dicke DI und jede Außenschicht eine Dicke DA mit DI ≥ DA aufweisen. The inner layer should have a thickness D I and each outer layer a thickness D A with D I ≥ D A.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Dicke DI der Innenschicht beträgt 0,3 mm ≤ DI ≤ 1 mm.It is preferably provided that the thickness D I of the inner layer is 0.3 mm D D I 1 1 mm.

Hinsichtlich der Außenschicht ist hervorzuheben, dass die Dicke DA der Außenschicht beträgt 0,05 mm ≤ DA ≤ 0,3 mm.With regard to the outer layer, it should be emphasized that the thickness D A of the outer layer is 0.05 mm D D A 0,3 0.3 mm.

Erfindungsgemäß besteht das Elektroden-Separator-Element aus einer Dreischichtfolie bestehend aus dem Separatormaterial aus zumindest einem Thermoplasten und einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff, insbesondere graphitgefüllten Thermoplasten, und den Außenschichten, die aus thermoplastisch gebundenem Aktivmaterial bestehen, wobei jede Außenschicht ein flüssigkeits- bzw. wasserlösliches Bindemittel und zumindest ein weiteres Bindemittel, z. B. ein thermoplastisches Elastomer enthält, das bei den bei Betrieb zur Anwendung gelangenden Temperaturen nicht oder dem Grunde nach nicht flüssigkeits- bzw. wasserlöslich ist. Durch dieses Bindemittel wird das Aktivmaterial fixiert.According to the invention, the electrode separator element consists of a three-layer film consisting of the separator material made of at least one thermoplastic and a filler causing electrical conductivity, in particular graphite-filled thermoplastics, and the outer layers, which consist of thermoplastic-bonded active material, each outer layer being a liquid or water-soluble binder and at least one other binder, e.g. B. contains a thermoplastic elastomer that is not liquid or water soluble at the temperatures used during operation or the reason is not. The active material is fixed by this binder.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das auch als Dreischichtfolie zu bezeichnende Elektroden-Separator-Element durch Co-Extrusion der Schichten hergestellt wird, ohne dass organische Lösungsmittel zum Einsatz gelangen müssen. Durch die Materialien erfolgt eine ausgezeichnete Verbindung bei gleichzeitig gutem elektrischen Kontakt zwischen Separator- und Aktivmaterial. Die Dreischichtfolie kann des Weiteren problemlos zu einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur geprägt werden.In particular, it is provided that the electrode separator element, which can also be referred to as a three-layer film, is produced by co-extrusion of the layers, without the need to use organic solvents. The materials create an excellent connection with good electrical contact between the separator and active material. The three-layer film can also be easily embossed into a three-dimensional surface structure.

Ein entsprechender Folienverbund, also das Elektroden-Separator-Element kann problemlos mit anderen thermoplastischen Werkstoffen gefügt werden. Schweißverfahren, wie Laser-, Ultraschall-, Heißgas- oder Reibschweißen, können zum Einsatz gelangen.A corresponding film composite, that is, the electrode separator element, can be joined with other thermoplastic materials without any problems. Welding processes such as laser, ultrasonic, hot gas or friction welding can be used.

Entsprechende Elektroden-Separator-Elemente können zu einem Zellstapel zusammengefügt werden.Corresponding electrode separator elements can be combined to form a cell stack.

Nach Entfernen des flüssigkeitslöslichen Bindemittels wird eine hinreichende Porosität in der Außenschicht erzielt. Hierdurch erfolgt ein Freilegen der elektrochemisch aktiven Stellen im Elektrodenmaterial.After removal of the liquid-soluble binder, sufficient porosity is achieved in the outer layer. This exposes the electrochemically active sites in the electrode material.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Gehalt an wasserunlöslichem Bindemittel bzw. wasserunlöslichen Bindemitteln in der Innenschicht in Gew.-% 10 - 30, vorzugsweise 15 - 25, insbesondere 16 - 22 beträgt.In particular, it is provided that the content of water-insoluble binder or water-insoluble binder in the inner layer in% by weight 10-30, preferably 15-25, in particular 16- 22 is.

Die Innenschicht und/oder Außenschicht, insbesondere Innen- und Außenschicht, können zumindest ein Bindemittel aus der Gruppe Polyolefin, wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder deren Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactid (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET) enthalten.The inner layer and / or outer layer, in particular inner and outer layer, can contain at least one binder from the group of polyolefins, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or their copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamide (PA) ), Polylactide (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET).

Das Elektroden-Separator-Element kann eine Dichte zwischen 1,4 - 1,8 g/cm3 aufweisen.The electrode separator element can have a density between 1.4-1.8 g / cm 3 .

Hervorzuheben ist auch, dass der spezifische elektrische Widerstand des Elektroden-Separator-Elements in der Ebene des Elementes zwischen 20 - 500 µΩm und senkrecht zu der Ebene zwischen 250 - 5000 µΩ m betragen sollte.It should also be emphasized that the specific electrical resistance of the electrode separator element in the plane of the element between 20th - 500 µΩm and perpendicular to the plane should be between 250 - 5000 µΩ m.

Ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das eine Dreischichtfolie bildende Elektroden-Separator-Element durch Co-Extrusion hergestellt wird, besteht alternativ die Möglichkeit, dass die Schichten des Elektroden-Separator-Elements durch getrennt hergestellte und miteinander verbundene Folien gebildet werden, vorzugsweise durch Laminieren.If it is preferably provided that the electrode separator element forming a three-layer film is produced by co-extrusion, there is alternatively the possibility that the layers of the electrode separator element are formed by separately produced and interconnected films, preferably by lamination.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass das flüssigkeitslösliche Bindemittel, wie PVA, randseitig durch Auftragen von Aldehyd, wie Formaldehyd, Terephthalataldehyd, Glutaraldehyd, vernetzt und damit wasserunlöslich gemacht wird.The invention is also characterized in that the liquid-soluble binder, such as PVA, is crosslinked at the edges by applying aldehyde, such as formaldehyde, terephthalate aldehyde, glutaraldehyde, and is thus made water-insoluble.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass das Elektroden-Separator-Element mit einem aus einem Thermoplast bestehenden oder enthaltenden Rahmen verschweißt ist.There is also the possibility that the electrode separator element is welded to a frame consisting of or containing a thermoplastic.

Auch kann vorgesehen sein, dass das Elektroden-Separator-Element randseitig von einer aus Thermoplast bestehenden oder enthaltenden Folie streifenförmig umschlossen ist.It can also be provided that the edge of the electrode separator element is enclosed in a strip shape by a film consisting of or containing thermoplastic.

Durch diesbezügliche Maßnahmen ist sichergestellt, dass eine hinreichende Abdichtung zwischen den Reaktionsräumen, die von erfindungsgemäßen Elektroden-Separator-Elementen in einer Zelle begrenzt werden, nach außen gegeben ist, insbesondere auch dann noch, wenn das flüssigkeitslösliche Bindemittel herausgelöst worden ist. Measures in this regard ensure that an adequate seal between the reaction spaces, which are delimited by electrode separator elements according to the invention in a cell, is provided to the outside, in particular even when the liquid-soluble binder has been removed.

Das Entfernen des flüssigkeitslöslichen Bindemittels zur Aktivierung des Elektrodenmaterials kann durch Wässern der Elemente erfolgen. Dabei wird das wasserlösliche Bindemittel entfernt und die entstehende Porosität mit Wasser aufgefüllt. Dieses wird sodann beim Durchströmen der Reaktionsräume von dem Anoden- bzw. Kathodenelektrolyten ausgetauscht.The liquid-soluble binder for activating the electrode material can be removed by watering the elements. The water-soluble binder is removed and the resulting porosity is filled with water. This is then exchanged by the anode or cathode electrolyte as it flows through the reaction spaces.

Insbesondere ist vorgesehen, dass nach Aufbau eines Zellstapels, also dem Stackaufbau, das Herauslösen durchgeführt wird. Dabei kann gleichzeitig ein Dichtheitstest durchgeführt werden.In particular, it is provided that after a cell stack has been built, that is to say the stack build-up, the detachment is carried out. A leak test can be carried out at the same time.

Das Herauslösen kann jedoch auch vor dem Zusammensetzen der Elektroden-Separator-Elemente zu einer Zelle erfolgen, d. h., die einzelnen Elemente werden separat behandelt, um das wasserlösliche Bindemittel herauszulösen.However, the detachment can also take place before the electrode separator elements are assembled into a cell, i. that is, the individual elements are treated separately in order to remove the water-soluble binder.

Sofern eine hinreichende Kompatibilität des flüssigkeitslösenden Bindemittels mit den Elektrolytlösungen besteht, kann das Wässern entfallen. Es kann ein sogenanntes Einfahren erfolgen, d.h., die Elektrolytiösungen strömen durch die Zelle und löst dabei das wasserlösliche Bindemittel aus der Außenschicht heraus; mit zunehmender Entfernung des Bindemittels steigt dann die elektrochemische Aktivität an.If there is sufficient compatibility of the liquid-dissolving binder with the electrolyte solutions, watering can be omitted. A so-called retraction can take place, i.e. the electrolytic solutions flow through the cell and thereby remove the water-soluble binder from the outer layer; the electrochemical activity increases with increasing removal of the binder.

Die Erfindung zeichnet sich auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Elements dadurch aus,

  • - Herstellen einer ersten Mischung aus zumindest einem Bindemittel und zumindest einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff,
  • - Herstellen einer zweiten Mischung enthaltend zumindest zwei Bindemittel mit unterschiedlichen Strukturformeln, zumindest einen eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff, wobei eines der Bindemittel flüssigkeitslöslich ist,
  • - Extrudieren der ersten und zweiten Mischungen derart, dass die erste Mischung von der zweiten Mischung umgeben ist,
  • - Zuführen der extrudierten Schichten zu einem Glättwerk zur Bildung einer Folie,
  • - Unterteilen der Folie zu einzelnen Elektroden-Separator-Elementen,
The invention is also characterized by a method for producing an electrode separator element in that
  • Producing a first mixture of at least one binder and at least one filler which brings about electrical conductivity,
  • Producing a second mixture containing at least two binders with different structural formulas, at least one filler causing electrical conductivity, one of the binders being liquid-soluble,
  • Extruding the first and second mixtures such that the first mixture is surrounded by the second mixture,
  • Feeding the extruded layers to a smoothing unit to form a film,
  • - dividing the film into individual electrode separator elements,

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass vor dem Unterteilen der Folie ein

  • - Einprägen von dreidimensionalen Oberflächenstrukturen
erfolgt.It is particularly provided that a before dividing the film
  • - Imprinting three-dimensional surface structures
he follows.

Die Folie kann jedoch auch einer Wickelstation zugeführt und aufgewickelt werden, bevor nach dem Abziehen von dem Wickel das Unterteilen und das Einprägen dreidimensionaler Strukturen erfolgt.However, the film can also be fed to a winding station and wound up before the division and the stamping of three-dimensional structures take place after the pulling off from the winding.

Die Menge des Bindemittels ist dabei auf die Füllstoffkombination derart abgestimmt, dass die Masse der ersten Mischung gerade noch extrusionsfähig ist und eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit erreicht wird. Daher sollte der Bindemittelgehalt insbesondere zwischen 16 und 22 Gew.-% liegen.The amount of binder is matched to the filler combination in such a way that the mass of the first mixture is just still extrusion-capable and sufficient electrical conductivity is achieved. The binder content should therefore be between 16 and 22 % By weight.

Als Bindemittel kommen grundsätzlich alle Thermoplasten mit einer guten Beständigkeit in wässrigen sauren oder alkalischen Medien in Frage. Bevorzugt werden Polyolefine, wie insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE)) und deren Copolymere. Es können aber auch zum Beispiel Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactid (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), oder Polyethylenterephthalat (PET) zum Einsatz kommen. Weiterhin ist es möglich, die Flexibilität des Separatorwerkstoffs durch die Zugabe von Additiven zu verbessern.In principle, all thermoplastics with good resistance in aqueous acidic or alkaline media can be used as binders. Polyolefins such as, in particular, polypropylene (PP), polyethylene (PE)) and their copolymers are preferred. However, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamide (PA), polylactide (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), or polyethylene terephthalate (PET) can also be used, for example. It is also possible to improve the flexibility of the separator material by adding additives.

Hinsichtlich des Bindemittelanteils für die aktive Schicht, also die Elektrode, gelten gleiche Regeln. Da jedoch das Aktivmaterial auf Grund des hohen Rußanteils sehr feinkörnig ist, ist der Bindemittelbedarf größer als beim Separatormaterial, um die Extrusionsfähigkeit sicherzustellen. Typischerweise sollte der Bindemittelanteil zwischen 20 und 40 Gew.-% liegen.The same rules apply with regard to the proportion of binder for the active layer, that is to say the electrode. However, since the active material is very fine-grained due to the high proportion of soot, the amount of binder required is greater than that of the separator material in order to ensure that it can be extruded. Typically, the proportion of binder should be between 20th and 40% by weight.

Bezüglich der Außenschichten wird eine Kombination von mindestens zwei Bindemitteln, also Thermoplasten eingesetzt, von denen einer eine gute Beständigkeit in wässrigen Medien und der andere in Wasser gut löslich ist. Die wasserunlösliche Komponente ist bevorzugt identisch mit dem Bindemittel des Separatormaterials bzw. stammt aus der gleichen Familie. With regard to the outer layers, a combination of at least two binders, ie thermoplastics, is used, one of which is good resistance in aqueous media and the other well soluble in water. The water-insoluble component is preferably identical to the binder of the separator material or comes from the same family.

Um die erforderliche Flexibilität des auch als Verbundplatte zu bezeichnenden Elektroden-Separator-Elements sicherzustellen, sollten thermoplastische Elastomere zum Einsatz gelangen. Als wasserlösliche Komponente können verschiedene thermoplastische Polymere verwendet werden. Aufgrund des gewollten Herauslösens aus der Schicht sollten das bzw. die Polymere auch unter toxikologischen und ökologischen Aspekten ausgewählt werden; deswegen kommen insbesondere Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyethylenglykol (PEG) zum Einsatz.In order to ensure the required flexibility of the electrode separator element, which can also be called a composite plate, thermoplastic elastomers should be used. Various thermoplastic polymers can be used as the water-soluble component. Due to the deliberate removal from the layer, the polymer (s) should also be selected from a toxicological and ecological point of view; this is why polyvinyl alcohol (PVA) or polyethylene glycol (PEG) are used in particular.

Zuvor genannte Zusammensetzungen von Separator- und Elektrodenmaterial sind zu bevorzugen.The aforementioned compositions of separator and electrode material are preferred.

Die Dicke der Separatorschicht wird in Abhängigkeit der mechanischen Stabilität und der Dichtigkeit gegen die Elektrolyten bestimmt, wobei Dicken zwischen 0,3mm und 1,0mm besonders zu bevorzugen sind.The thickness of the separator layer is determined depending on the mechanical stability and the tightness against the electrolytes, with thicknesses between 0.3 mm and 1.0 mm being particularly preferred.

Bezüglich der Elektrodenschicht hängt die Dicke entscheidend von der Extrusionsfähigkeit (Untergrenze) und den Diffusionswegen für die Elektrolyten (Obergrenze) ab. Werte zwischen 0,05mm und 0,3mm sind zu bevorzugen.With regard to the electrode layer, the thickness depends crucially on the extrusion capacity (lower limit) and the diffusion paths for the electrolytes (upper limit). Values between 0.05mm and 0.3mm are preferred.

Verfahrensmäßig kann ein Herauslösen des wasserlöslichen Bindemittels, insbesondere bei Redox-Flow-Zellen wie folgt durchgeführt werden.In terms of the method, the water-soluble binder can be removed, in particular in the case of redox flow cells, as follows.

Bei ausreichender Kompatibilität des Bindemittels mit der Elektrolytlösung, d. h. es gibt keine negativen Wechselwirkungen zwischen Bindemittel und Elektrolyt in Bezug auf die Löslichkeit und die elektrochemische Aktivität, kann das System direkt mit dem Elektrolyten gefüllt werden. In den ersten Betriebsstunden, entweder nur im stromlosen Betrieb mit Umpumpen des Elektrolyten oder bereits mit Lade- und Entladezyklen, wird die wasserlösliche Bindemittelkomponente aus der Aktivschicht herausgelöst. Damit werden Diffusionswege zu den Oberflächen des Aktivmaterials geöffnet, was zu einer steigenden Lade- und Entladeleistung der Zellen führt.If the binder is sufficiently compatible with the electrolyte solution, i. H. there are no negative interactions between binder and electrolyte in terms of solubility and electrochemical activity, the system can be filled directly with the electrolyte. The water-soluble binder component is released from the active layer in the first few hours of operation, either only when the electrolyte is being pumped down or when the electrolyte is pumped over or already. This opens up diffusion paths to the surfaces of the active material, which leads to an increasing charging and discharging capacity of the cells.

Alternativ kann der gesamte Zellstapel mit leicht temperiertem Wasser (z. B. 50 °C) gespült werden, um die wasserlösliche Komponente aus der Aktivschicht herauszulösen. Bei toxikologisch und ökologisch unbedenklichen Bindemittel kann das Spülwasser anschließend als Abwasser entsorgt werden.Alternatively, the entire cell stack can be rinsed with slightly tempered water (for example 50 ° C.) in order to detach the water-soluble component from the active layer. In the case of toxicologically and ecologically harmless binders, the rinse water can then be disposed of as waste water.

Werden erfindungsgemäße Elektroden zu einem Batteriestapel, einem sogenannten Stack verschaltet, so bestehen verschiedene konstruktive Maßnahmen zum Abdichten der Reaktionsräume.If electrodes according to the invention are interconnected to form a battery stack, a so-called stack, there are various constructive measures for sealing the reaction spaces.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um eine Leckage des Elektrolyten nach dem Herauslösen des wasserlöslichen Bindemittels aus der Aktivschicht zu verhindern, z. B.:

  • • Auftragen von Aldehyden (Formaldehyd, Terephthalaldehyd oder Glutaraldehyd) im Randbereich zur chemische Vernetzung von Polyvinylalkohol.
  • • Verschweißen der Dreischicht-Folien bzw. -Platte mit einem thermoplastischen Rahmen unter relativ hoher Linienlast, so dass die Aktivschicht im Bereich der Schweißnaht weitgehend verdrängt wird.
  • • Einfassen und Verschweißen des Dichtungsbereichs mit einer dünnen thermoplastischen Folie (z. B. Polypropylen), welche die Kante der Dreischicht-Platte umschließt.
There are various ways to prevent leakage of the electrolyte after the water-soluble binder has been removed from the active layer, e.g. B .:
  • • Application of aldehydes (formaldehyde, terephthalaldehyde or glutaraldehyde) in the edge area for the chemical crosslinking of polyvinyl alcohol.
  • • Welding the three-layer film or plate with a thermoplastic frame under a relatively high line load, so that the active layer is largely displaced in the area of the weld seam.
  • • Border and weld the sealing area with a thin thermoplastic film (eg polypropylene), which encloses the edge of the three-layer plate.

Bevorzugter Anwendungsfall für erfindungsgemäße Elektroden-Separator-Elemente sind Redox-Flow-Zellen für stationäre Speicher von elektrischer Energie.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind nicht nur den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.A preferred application for the electrode separator elements according to the invention is redox flow cells for stationary stores of electrical energy.
Further details, advantages and features of the invention can be found not only in the claims, the features to be extracted from them - individually and / or in combination - but also in the following description of an exemplary embodiment.

Es zeigen:

  • 1 ein Ausschnitt von zwei jeweils von einem Rahmen aufgenommenen Elektroden-Separator-Elementen,
  • 2 einen Schnitt durch eine Redox-Flow-Zelle,
  • 3 eine Ansicht eines von einem Rahmen aufgenommenen Elektroden-Separator-Elementes in Richtung einer Elektrodenschicht und
  • 4 eine Prinzipdarstellung einer Folienextrudieranlage.
Show it:
  • 1 a section of two electrode separator elements each held by a frame,
  • 2nd a section through a redox flow cell,
  • 3rd a view of an electrode separator element received by a frame in the direction of an electrode layer and
  • 4th a schematic diagram of a film extrusion system.

In den Figuren, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind in Prinzipdarstellung eine Redox-Flow-Zelle bzw. Teile dieser dargestellt. So ist der 2 eine Redox-Flow-Zelle 10 in einem Stapel von fünf Zellen zu entnehmen, die von Endplatten 16, 18 begrenzt sind. Jede Zelle wird von Elektroden 20, 22 begrenzt, zu denen beabstandet eine Membran 28 verläuft. Die Elektroden 20, 22 sind Außenschichten von Elektroden-Separatur-Elementen 24, 26.In the figures, in which the same elements are provided with the same reference numerals, a redox flow cell or parts thereof are shown in a basic representation. That's the way it is 2nd a redox flow cell 10th in a stack of five cells taken from end plates 16 , 18th are limited. Every cell is made of electrodes 20th , 22 limited to which a membrane is spaced 28 runs. The electrodes 20th , 22 are outer layers of electrode separation elements 24th , 26 .

Insoweit wird auf den bekannten Aufbau einer Redox-Flow-Zelle bzw. Batterie verwiesen. Im Zwischenraum zwischen der Elektrode 20 und der Membran 28 bzw. der Membran 28 und der Elektrode 22 der Elektroden-Separator-Elemente 24, 26 strömen Elektrolytlösungen, die eine Potentialdifferenz aufweisen. Die Elektrolytlösungen werden in nicht dargestellten Tanks gespeichert.In this regard, reference is made to the known structure of a redox flow cell or battery. In the gap between the electrode 20th and the membrane 28 or the membrane 28 and the electrode 22 of the electrode separator elements 24th , 26 flow electrolyte solutions that have a potential difference. The electrolyte solutions are stored in tanks, not shown.

Jedes Elektroden-Separator-Element 24, 26 ist erfindungsgemäß als Dreischichtfolie ausgebildet, die aus einer eine Innenschicht bildenden Innenfolie 30, 32 und den diese abdeckenden als aktive Flächen bzw. Elektroden zu bezeichnenden äußeren Folien 20, 22, 34, 36 bestehen. Die entsprechenden Elektroden-Separator-Elemente 24, 26 sind vorzugsweise mittels Coextrusion durch eine Breitschlitzdüse mit nachgeschaltetem Glättwerk hergestellt. Dabei weisen die Außenschichten oder -folien 20, 22, 34, 36 eine Porosität auf. Diese wird dadurch erzielt, dass das Aktivmaterial von zumindest zwei thermoplastischen Bindemitteln gebunden ist, von denen eines nach Herstellung der Folie herausgelöst wird. Bei diesem Bindemittel handelt es sich insbesondere um Polyvinylalkohol oder ein sonstiges wasserlösliches Polymer wie Cellulosederivat, Ligninsulfonat. Polyvinylpyrollidon. Das andere Bindemittel ist bei den Temperaturen, bei denen das Elektroden-Separator-Element 24, 26 eingesetzt wird, nicht wasserlöslich.Each electrode separator element 24th , 26 is designed according to the invention as a three-layer film which consists of an inner film forming an inner layer 30th , 32 and the outer foils covering these, which can be referred to as active surfaces or electrodes 20th , 22 , 34 , 36 consist. The corresponding electrode separator elements 24th , 26 are preferably produced by means of coextrusion through a slot die with a downstream smoothing unit. The outer layers or foils show 20th , 22 , 34 , 36 a porosity. This is achieved in that the active material is bound by at least two thermoplastic binders, one of which is released after the film has been produced. This binder is, in particular, polyvinyl alcohol or another water-soluble polymer such as cellulose derivative, lignin sulfonate. Polyvinyl pyrollidone. The other binder is at the temperatures at which the electrode separator element 24th , 26 is used, not water-soluble.

Das flüssigkeitsbeständige weitere Bindemittel, in das das Aktivmaterial, also Ruß und/oder expandierter Graphit, teilweise eingebettet ist, ist zumindest ein thermoplastisches Bindemittel aus der Gruppe derPolyolefine, wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder deren Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactid (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET).The liquid-resistant further binder, in which the active material, that is soot and / or expanded graphite, is partially embedded, is at least one thermoplastic binder from the group of polyolefins, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or their copolymers, acrylonitrile Butadiene styrene (ABS), polyamide (PA), polylactide (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET).

Die innere Folie oder Schicht 30, 32, die von den Außenfolien oder Schichten 20, 22, 34, 36 abgedeckt und mit diesen verbunden ist, besteht vorzugsweise gleichfalls aus einem thermoplastischen Bindemittel aus der entsprechenden Gruppe.The inner film or layer 30th , 32 by the outer films or layers 20th , 22 , 34 , 36 covered and connected to these, preferably also consists of a thermoplastic binder from the corresponding group.

Dabei weist die Innenschicht, also die Separator-Folie 30, 32 eine hinreichende Dicke auf, um eine ausreichende mechanische Stabilität und Dichtigkeit gegenüber den Elektrolyten sicherzustellen.The inner layer, that is, the separator film 30th , 32 sufficient thickness to ensure sufficient mechanical stability and tightness against the electrolytes.

Sollte die Dicke der Innenfolie 30, 32 zwischen 0,3 mm bis 1,00 mm liegen, so ist die Dicke der Elektroden, also der Außenschichten oder -folien 20, 22, 34, 36 bevorzugterweise zwischen 0,05 mm und 0,3 mm zu wählen.Should be the thickness of the inner film 30th , 32 are between 0.3 mm and 1.00 mm, so is the thickness of the electrodes, i.e. the outer layers or foils 20th , 22 , 34 , 36 preferably to choose between 0.05 mm and 0.3 mm.

Die entsprechenden als Dreischichtfolien zu bezeichnenden Elektroden-Separator-Elemente 24, 26 werden randseitig von Rahmen 38, 40 aufgenommen, die gegeneinander abgedichtet sind.The corresponding electrode separator elements to be referred to as three-layer films 24th , 26 are bordered by frames 38 , 40 recorded that are sealed against each other.

Die Verbindungen zu den Rahmen 38, 40 kann durch Schweißen wie Laser-, Ultraschall-, Heißgas- oder Reibschweißen erfolgen, sofern dieser aus einem Thermoplasten besteht oder ein solches Material enthält.The connections to the frame 38 , 40 can be done by welding such as laser, ultrasonic, hot gas or friction welding, provided that it consists of a thermoplastic or contains such a material.

Um die hinreichende Dichtheit sicherzustellen, kann im Randbereich der Elektroden-Separator- Element 24, 26 ein Aldehyd wie Formaldehyd, Terephthalaldehyd oder Glutaraldehyd aufgetragen werden, so dass ein Vernetzen des wasserlöslichen Bindemittels erfolgt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Randbereich von einer dünnen thermoplastischen Folie z.B. aus Polypropylen einzufassen und zu verschweißen, wobei das Elektroden-Separator-Element umlaufend randseitig mit einer entsprechenden Folie umfasst ist.To ensure adequate tightness, the electrode separator element can be used in the edge area 24th , 26 an aldehyde such as formaldehyde, terephthalaldehyde or glutaraldehyde are applied so that the water-soluble binder is crosslinked. However, there is also the possibility of enclosing and welding the edge area with a thin thermoplastic film, for example made of polypropylene, the electrode separator element being encircled with a corresponding film all around the edge.

Als weitere oder ergänzende Möglichkeit ist zu erwähnen, dass beim Verschweißen eine hohe Linienlast aufgebracht wird, um die Elektrodenschichten in der Schweißnaht zu verdrängen, so dass auch durch diese Maßnahme eine hinreichende Dichtigkeit gegeben ist.As a further or additional possibility, it should be mentioned that a high line load is applied during welding in order to displace the electrode layers in the weld seam, so that this measure also provides adequate tightness.

Die Endplatten 16, 18 haben auch die Funktion eines Stromableiters, so dass diese typischerweise aus einer metallischen Platte bestehen, die in direktem, d. h. elektronischen Kontakt mit der letzten Elektrodenplatte steht. Diese kann aus einer halben Elektrode-Separator-Platte bestehen. Alternativ kann aber auch ein vollständiges Elektroden-Separator-Element benutzt werden, dessen der metallischen Platte zugewandte Seite nicht an den Elektrolytkreislauf angeschlossen ist. The end plates 16 , 18th also have the function of a current conductor, so that they typically consist of a metallic plate which is in direct, ie electronic, contact with the last electrode plate. This can consist of half an electrode separator plate. Alternatively, however, a complete electrode separator element can also be used, the side of which facing the metallic plate is not connected to the electrolyte circuit.

In der 3 ist eine von einem Elektrolyt beströmte aktive Fläche 42 eines Elektroden-Separator-Elements dargestellt, das von einem Rahmen 44 umlaufend umfasst ist. Um die Elektrolyten zuzuführen, sind Ein- und Auslassöffnungen 46, 48, 50, 52 vorhanden, die mit Kanälen verbunden, die in die Zwischenräume zwischen Membran und Elektroden-Separator-Elementen führen. Dabei können die Kanäle außerhalb der aktiven Flächen durch Stege unterteilt sein. Einige sind mit dem Bezugszeichen 54, 56 gekennzeichnet, um eine gleichmäßige Verteilung in den Zwischenräumen sicherzustellen.In the 3rd is an active surface with an electrolyte flowing through it 42 of an electrode separator element shown by a frame 44 is encircled. In order to supply the electrolytes, there are inlet and outlet openings 46 , 48 , 50 , 52 present, which are connected to channels that lead into the spaces between the membrane and the electrode separator elements. The channels outside the active areas can be divided by webs. Some are with the reference number 54 , 56 marked to ensure an even distribution in the spaces.

Im Ausführungsbeispiel wird über die oben rechts dargestellte Öffnung 50 zum Beispiel ein anodenseitiger Elektrolyt oder Reaktant in den Bereichen der Zelle 10 zugeführt, der zwischen den Membranen und den Vorderseiten eines Elektroden-Separator-Elemente strömt. Über die Öffnung 46, die diagonal gegenüberliegt, wird die entsprechende Elektrolytflüssigkeit abgeführt. Über die Öffnung 42 wird der kathodenseitige Elektrolyt, der in die Zwischenräume zwischen den Membranen und den Rückseiten der Elektro-Separator-Elemente strömt, zugeführt, um über die gleichfalls diagonal gegenüberliegende Öffnung 48 wieder abzufließen.In the exemplary embodiment, the opening shown at the top right 50 for example an anode-side electrolyte or reactant in the areas of the cell 10th supplied, which flows between the membranes and the front sides of an electrode separator elements. Over the opening 46 , which is diagonally opposite, the corresponding electrolyte liquid is drained off. Over the opening 42 the cathode-side electrolyte, which flows into the spaces between the membranes and the rear sides of the electro-separator elements, is fed in via the likewise diagonally opposite opening 48 to drain again.

Der 4 ist eine Prinzipdarstellung einer Folienextrudieranlage 100 zu entnehmen, mit der durch Coextrusion eine Folie hergestellt wird, von der Abschnitte als erfindungsgemäße Elektroden-Separator-Elemente 24, 26 verwendet werden. Auch wenn nur ein Aufgabetrichter, Schneckenzylinder und Antrieb dargestellt sind, ist die Anzahl auf die der verschiedenen Materialien ausgelegt. Entsprechend werden die Bezugszeichen verwendet.The 4th is a schematic diagram of a film extrusion system 100 can be seen with which a film is produced by coextrusion, of which sections as electrode separator elements according to the invention 24th , 26 be used. Even if only one hopper, screw cylinder and drive are shown, the number is designed for that of the different materials. The reference numerals are used accordingly.

Die für die einzelnen Schichten benötigten Materialen werden über Aufgabetrichter 102,104 beheizten Schneckenzylindern 106, 108 zugeführt, die über entsprechende Antriebe 110, 112 angetrieben werden.The materials required for the individual layers are fed via feed hoppers 102 , 104 heated screw cylinders 106 , 108 supplied via appropriate drives 110 , 112 are driven.

Die plastifizierten Kunststoffmassen werden einer Breitschlitzdüse 114 zugeführt. Das austretende Extrudat wird sodann einem Glättwerk 116 zugeführt, das im Ausführungsbeispiel drei gekühlte, insbesondere wassergekühlte Walzen 118, 120, 122 aufweist. Von dem Glättwerk 116 wird die Folie 124 einer Schneide- oder Wickelstation zugeführt. Zuvor kann die Folie 124 durch eine Prägestation geführt werden. Ein Prägen kann gegebenenfalls auch im Glättwerk 116 erfolgen.The plasticized plastic masses are a wide slot nozzle 114 fed. The emerging extrudate is then a smoothing unit 116 supplied, the three cooled, in particular water-cooled rollers in the embodiment 118 , 120 , 122 having. From the calender 116 becomes the slide 124 fed to a cutting or winding station. Before that, the slide 124 be guided through an embossing station. Embossing can also be done in the calender if necessary 116 respectively.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2018/146282 A1 [0006]WO 2018/146282 A1 [0006]

Claims (24)

Elektroden-Separator-Element (24, 26) aufweisend eine Innenschicht und an diese angrenzende Außenschichten, wobei jede Schicht zumindest ein Bindemittel mit zumindest einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht zumindest zwei Bindemittel unterschiedlicher Strukturformeln enthält, von denen zur Erzeugung einer porösen Außenschicht zumindest ein Bindemittel flüssigkeitslöslich ist.Electrode separator element (24, 26) having an inner layer and outer layers adjacent to it, each layer containing at least one binder with at least one filler causing electrical conductivity, characterized in that the outer layer contains at least two binders of different structural formulas, of which at least one binder is liquid-soluble to produce a porous outer layer. Elektroden-Separator-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkeits- wie wasserlösliches Bindemittel ein Polymer aus der Gruppe Polyvinylalkohol, Cellulosederivat, Ligninsulfonat, Polyvinylpyroledon ist, wobei ggf. zumindest ein plastifizierendes Additiv wie Glycerin und/oder Polyethylenglykol zugegeben ist.Electrode separator element after Claim 1 , characterized in that the liquid- and water-soluble binder is a polymer from the group of polyvinyl alcohol, cellulose derivative, lignin sulfonate, polyvinylpyroledone, wherein at least one plasticizing additive such as glycerol and / or polyethylene glycol is optionally added. Elektroden-Separator-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und/oder die Außenschichten ein Bindemittel auf thermoplastischer Elastomerbasis, insbesondere auf Polyolefinbasis, wie Polyethylen, Polypropylen und/oder deren Copolymeren, enthält.Electrode separator element after Claim 1 or 2nd , characterized in that the inner layer and / or the outer layers contains a binder based on thermoplastic elastomer, in particular based on polyolefin, such as polyethylene, polypropylene and / or their copolymers. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass die Innenschicht als Ausgangsmaterialien in Gew.-% enthält: 70 - 80 % Graphit 2 - 10 % Ruß und/oder expandierten Graphit 5 - 15 % Polypropylen 5 15% eine oder mehrere thermoplastische Elastomere wie Ethylen-Propylen-Copolymere 0,5 - 1,5% Additive
Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized . that the inner layer contains as starting materials in% by weight: 70 - 80% graphite 2 - 10% Carbon black and / or expanded graphite 5 - 15% Polypropylene 5 15% one or more thermoplastic elastomers such as ethylene-propylene copolymers 0.5 - 1.5% Additives
Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht in Gew.-% enthält: 0 - 40 % Graphit 25 - 60 % Ruß und/oder expandierten Graphit 10 - 40 % Polyvinylalkohol 10 - 20% eine oder mehrere flüssigkeitsbeständige thermoplastische Elastomere 0,5 - 5 % Additive
Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outer layer contains in% by weight: 0 - 40% graphite 25 - 60% Carbon black and / or expanded graphite 10 - 40% Polyvinyl alcohol 10 - 20% one or more liquid resistant thermoplastic elastomers 0.5 - 5% Additives
Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht in Gew.-% 0 - 20 expandierten Graphit und/oder die Außenschicht in Gew.-% 0 - 30 expandierten Graphit und/oder die Innenschicht in Gew.-% 0 - 10 Kohlenstofffasern, insbesondere Kurzschnittfasern, enthalten.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner layer in% by weight 0-20 expanded graphite and / or the outer layer in% by weight 0-30 expanded graphite and / or the inner layer in% by weight .-% 0 - 10 carbon fibers, especially short cut fibers. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Bindemittel in der Innenschicht in Gew.-% 10 - 30, vorzugsweise 15 - 25, insbesondere 16 - 22 beträgt.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the content of binder in the inner layer in% by weight is 10-30, preferably 15-25, in particular 16-22. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und/oder Außenschicht, insbesondere Innen- und Außenschicht, zumindest ein Bindemittel aus der Gruppe Polyolefin, wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder deren Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactid (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET) enthält.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner layer and / or outer layer, in particular inner and outer layer, at least one binder from the group polyolefin, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or whose copolymers contain acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polyamide (PA), polylactide (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET). Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroden-Separator-Element (24, 26) eine durch Extrusion der Schichten gebildete Folie (124) ist, vorzugsweise einer Dicke D wie D ≤ 2 mm, insbesondere 0,3 mm ≤ D ≤ 1,5 mm.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electrode separator element (24, 26) is a film (124) formed by extrusion of the layers, preferably a thickness D such as D 2 2 mm, in particular 0.3 mm ≤ D ≤ 1.5 mm. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht eine Dicke Di und jede Außenschicht eine Dicke DA mit DI ≥ DA ist. Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner layer is a thickness Di and each outer layer is a thickness D A with D I ≥ D A. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke DI der Innenschicht beträgt 0,3 mm ≤ DI ≤ 1 mm.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thickness D I of the inner layer is 0.3 mm ≤ D I ≤ 1 mm. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke DA der Außenschicht beträgt 0,05 mm ≤ DA ≤ 0,3 mm.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thickness D A of the outer layer is 0.05 mm ≤ D A ≤ 0.3 mm. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass die Schichten des Elektroden-Separator-Elements (24, 26) durch getrennt hergestellte und miteinander verbundene Folien (20, 22, 30 32) gebildet sind, vorzugsweise durch Laminieren.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized . that the layers of the electrode separator element (24, 26) are formed by separately produced and interconnected foils (20, 22, 30 32), preferably by lamination. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssigkeitslösliche Bindemittel, wie PVA, randseitig durch Auftragen von Aldehyd, wie Formaldehyd, Terephthalaldehyd, Glutaraldehyd, vernetzt ist.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the liquid-soluble binder, such as PVA, is cross-linked by applying aldehyde, such as formaldehyde, terephthalaldehyde, glutaraldehyde. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroden-Separator-Element (24, 26) mit einem aus einem Thermoplast bestehenden oder enthaltenden Rahmen (38, 40) verschweißt ist.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electrode separator element (24, 26) is welded to a frame (38, 40) consisting or containing a thermoplastic. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroden-Separator-Element (24, 26) randseitig von einer aus Thermoplast bestehenden oder enthaltenden Folie streifenförmig umschlossen ist.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the edge of the electrode separator element (24, 26) is enclosed in a strip shape by a film consisting of or containing thermoplastic. Elektroden-Separator-Element nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Widerstand des Elektroden-Separator-Elements (24, 26) in der Ebene des Elementes zwischen 20 - 500 µΩm und senkrecht zu der Ebene zwischen 250 - 5000 µΩm beträgt.Electrode separator element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the specific electrical resistance of the electrode separator element (24, 26) in the plane of the element between 20 - 500 µΩm and perpendicular to the plane between 250 - 5000 µΩm is. Verfahren zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Elements (24, 26), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Herstellen einer ersten Mischung aus zumindest einem Bindemittel und zumindest einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff, - Herstellen einer zweiten Mischung enthaltend zumindest zwei Bindemittel mit unterschiedlichen Strukturformeln und zumindest einen eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff, wobei eines der Bindemittel flüssigkeitslöslich ist, - Extrudieren der ersten und zweiten Mischungen derart, dass die erste Mischung von der zweiten Mischung umgeben ist, - Zuführen der extrudierten Schichten zu einem Glättwerk (116) zur Bildung einer Folie (124), - Unterteilen der Folie zu einzelnen Elektroden-Separator-Elementen,Method for producing an electrode separator element (24, 26), in particular according to one of the preceding claims, characterized by the method steps: - producing a first mixture from at least one binder and at least one filler causing electrical conductivity, - producing a second mixture containing at least two binders with different structural formulas and at least one filler causing electrical conductivity, one of the binders being liquid-soluble, extruding the first and second mixtures such that the first mixture is surrounded by the second mixture, supplying the extruded layers to one Smoothing unit (116) for forming a film (124), - dividing the film into individual electrode separator elements, Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Prägen im Glättwerk (116) durch Verwendung von dreidimensionale Oberflächenstrukturen aufweisenden Walzen.Procedure according to Claim 18 , characterized by embossing in the smoothing unit (116) by using three-dimensional rollers with surface structures. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Erwärmung der dem Glättwerk (116) entnommenen Folie (124) und Zuführen zu einem insbesondere gekühlten Prägewerkzeug.Procedure according to Claim 18 , characterized by heating the foil (124) removed from the smoothing unit (116) and feeding it to a particularly cooled embossing tool. Verfahren zur Herstellung eines Elektroden-Separator-Elementes, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, - Herstellen einer ersten Mischung aus zumindest einem Bindemittel und zumindest einem eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff, - Herstellen einer zweiten Mischung enthaltend zumindest zwei Bindemittel mit unterschiedlichen Strukturformeln und zumindest einen eine elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Füllstoff, wobei eines der Bindemittel flüssigkeitslöslich ist, - Extrudieren einer jeden Schicht zur Bildung einer ersten Folie (20, 22) aus der ersten Mischung einer zweiten Folie (30, 32) aus der zweiten Mischung, - Verbinden die erste Folie bzw. Abschnitten dieser mit der zweiten Folie bzw. Abschnitten dieser derart, dass die zweite Folie bzw. zumindest ein Abschnitt dieser von Abschnitten der ersten Folie beidseitig umgeben ist, - Verbinden der Folien miteinander.Method for producing an electrode separator element, in particular according to one of the Claims 1 to 17th - producing a first mixture of at least one binder and at least one filler causing electrical conductivity, - producing a second mixture containing at least two binders with different structural formulas and at least one filler causing electrical conductivity, one of the binders being liquid-soluble, - extruding one each layer to form a first film (20, 22) from the first mixture of a second film (30, 32) from the second mixture, - connecting the first film or sections thereof to the second film or sections thereof such that the second film or at least a section of this is surrounded on both sides by sections of the first film, connecting the films to one another. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Folien (20, 22,30,32) untereinander durch Laminieren erfolgt.Procedure according to Claim 21 , characterized in that the foils (20, 22, 30, 32) are connected to one another by lamination. Verwendung des Elektroden-Separator-Elements (24, 26) in einer Redox-Flow-Zelle. Use of the electrode separator element (24, 26) in a redox flow cell. Verwendung des Elektroden-Separator-Elements (24, 26) als Flow-By-Elektrode.Use of the electrode separator element (24, 26) as a flow-by electrode.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114142034A (en) * 2021-10-29 2022-03-04 西安交通大学 Negative self-healing adhesive and preparation method and application thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB976971A (en) * 1960-06-06 1964-12-02 Electric Storage Battery Co Method of manufacturing porous electrodes
US3314820A (en) * 1963-02-04 1967-04-18 Electric Storage Battery Co Compact element for electric storage battery cells and a method for preparing it
US20090110806A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 General Electric Company Method for producing an electrode and device
US20160064746A1 (en) * 2013-04-11 2016-03-03 Showa Denko K.K. Carbon member, carbon member manufacturing method, redox flow battery and fuel cell
DE102016208250A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode, energy storage device and electronic device
WO2018146282A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 Cmblu Projekt Ag Flow-by electrode unit and use thereof, redox flow battery system and use thereof, method of manufacturing a flow-by electrode unit, method of operating a redox flow battery system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB976971A (en) * 1960-06-06 1964-12-02 Electric Storage Battery Co Method of manufacturing porous electrodes
US3314820A (en) * 1963-02-04 1967-04-18 Electric Storage Battery Co Compact element for electric storage battery cells and a method for preparing it
US20090110806A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 General Electric Company Method for producing an electrode and device
US20160064746A1 (en) * 2013-04-11 2016-03-03 Showa Denko K.K. Carbon member, carbon member manufacturing method, redox flow battery and fuel cell
DE102016208250A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode, energy storage device and electronic device
WO2018146282A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 Cmblu Projekt Ag Flow-by electrode unit and use thereof, redox flow battery system and use thereof, method of manufacturing a flow-by electrode unit, method of operating a redox flow battery system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114142034A (en) * 2021-10-29 2022-03-04 西安交通大学 Negative self-healing adhesive and preparation method and application thereof

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