[实用新型]复合多孔电极及含有其的单电池、电池堆和电池系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及液流电池领域，尤其涉及一种复合多孔电极及含有其的液流单电池、液流电池堆和液流电池系统。

背景技术

全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所（电池堆）再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，传统的液流单电池的组成如图1所示。1’为液流框，2’为集流板，3’为多孔电极，4’为隔膜，各组件组成单电池，通过N个单电池的堆叠组成电池堆5’。

全钒氧化还原液流电池是通过电解液的电化学氧化还原反应进行存储电荷和对外供电的，其中，比表面积大的多孔电极是电解液发生氧化还原反应的场所，是产生电子和质子的区域，因此多孔电极的性能对钒电池的充放电效率产生很大影响。当多孔电极和集流板组合时，由于多孔电极是类似海绵的多孔性碳材料，孔隙率高，硬度低，具有一定弹性，两者之间会产生较大的接触电阻。所以一般需要施加一定压力使多孔电极和集流板之间紧密贴合、接触良好，但是当受压力作用时，在受力方向会被压缩，压缩后多孔电极的孔径减小，孔隙率降低，从而影响电解液的渗透扩散及氧化还原反应的顺利进行，因此需要在多孔电极的压缩量和多孔电极与集流板间的接触电阻两者之间寻求一个平衡值，即在不过度减小多孔电极孔径和孔隙率，不影响电解液渗透和扩散的条件下，应尽可能降低多孔电极与集流板之间的接触电阻。但多孔电极一般都硬度低，较为蓬松，在实际使用中即使压缩量较大，其与集流板之间的接触电阻仍然较大，这对钒电池的充放电效率是一个较大损失。

实用新型内容

本实用新型提供了一种复合多孔电极及含有其的液流单电池、液流电池堆和液流电池系统，用于解决现有技术中的多孔电极的孔隙率大小与硬度高低难以平衡的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种复合多孔电极，该复合多孔电极包括多孔电极本体以及分布在多孔电极本体中抗弯曲性能优于多孔电极本体的强化部，强化部沿多孔电极本体的厚度方向贯通多孔电极本体。

进一步地，上述多孔电极本体和强化部一体成型，强化部33包括分布在多孔电极本体31中多个多孔电极块以及设置在多孔电极块的孔隙内壁上的树脂层。

进一步地，上述多孔电极本体上设置有散布的安装通孔，强化部与安装通孔过盈配合，强化部包括多孔材料以及设置在多孔材料的孔隙内壁上的树脂层；或者强化部的材料为发泡聚氨酯、发泡聚氯乙烯、发泡聚乙烯组成的组中的一种。

进一步地，上述强化部的总体积小于复合多孔电极总体积的一半。

根据本实用新型的又一方面还提供了一种液流单电池，包括多孔电极和集流板，多孔电极为上述复合多孔电极。

根据本实用新型的又一方面还提供了一种液流电池堆，包括至少一个液流单电池，液流单电池包括上述复合多孔电极。

根据本实用新型的又一方面，还提供了一种液流电池系统，包括：液流电池堆；正极储液罐，通过正极供液流路和正极回液流路与液流电池堆中的正极半电池堆连通；负极储液罐，通过负极供液流路和负极回液流路与液流电池堆中的负极半电池堆连通；该液流电池堆为上述的液流电池堆。

当将抗弯曲性能优于多孔电极本体的多孔的强化部与多孔电极本体组装形成复合多孔电极后，使得该复合多孔电极具有导电性及多孔结构的同时，强化部对该复合多孔电极起到骨架支撑作用，提高多孔电极本体的硬度和模量，在与集流板或极板组合时，可以控制其产生较小的压缩量的情况下，就可与集流板或极板具有良好的界面结合，降低两者之间的接触电阻，从而达到既不影响电解液在复合多孔电极内的渗透扩散及氧化还原反应的顺利进行，又能保证复合多孔电极与集流板或极板之间具有较低的接触电阻的效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本实用新型，附图示出了本实用新型的优选实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。图中：

图1示出了现有技术中常用的单电池及电池堆组装示意图；

图2示出了现有技术中多孔电极与集流板组装示意图；