[实用新型]一种全钒液流储能电池一体化电极制备模具

说明书

技术领域

本实用新型属于全钒液流储能电池领域，尤其涉及一种全钒液流储能电池一体化电极制备模具。

背景技术

全钒液流储能电池因其具有能量转换效率高、功率和容量相互独立，设计灵活、常温运行、环境友好等特点而被认为是规模储能的首选技术之一。电极材料、双极板、离子交换膜是全钒液流储能电池的核心关键材料，对全钒液流储能电池性能具有至关重要的影响。通常情况下，全钒液流储能电池堆中电极材料和双极板间存在一定的压紧力，以降低两者之间的接触电阻，并最终提高全钒液流储能电池的能量转换效率。然而过大压紧力会导致电极材料变形量太大，电极材料内部可供电解液流动的空间减小，电解液流动阻力较大，全钒液流储能电池系统泵耗较高而降低整个系统的效率。因此，在降低电极材料与双极板间的接触电阻的同时，应该尽量保证电极材料具有较小变形量。

为了实现上述目标，将电极材料与碳塑复合材料双极板进行一体化是有效途径之一。电极材料与碳塑复合材料双极板一体化是指利用碳塑复合材料双极板在高温熔融状态下具有一定粘结力的特性，采用热压的方法将电极材料粘结在双极板两侧表面的过程。在热压过程中，电极材料纤维能够嵌入到熔融的碳塑复合材料基体表面中并与复合材料中的碳素导电填料紧密接触，从而极大的降低了电极材料与双极板间的接触电阻。然而在一体化过程中，碳塑复合材料双极板因为在高温熔融状态下受力而容易发生变形，引发全钒液流储能电堆在组装过程时出现一系列问题，比如密封不严，定位不准等。另外，一体化热压过程中电极材料与双极板间的压力也对最终一体化电极性能有重要影响，因此如何控制电极材料与双极板间的压力也是需要解决的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种实现电极材料与碳塑复合材料双极板一体化的模具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于制备全钒液流储能电池一体化电极极板的模具；可使碳塑复合板在热压过程中不发生形变，而且可以实现一体化过程中电极材料与碳塑复合材料双极板间压力的精确控制。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全钒液流储能电池一体化电极制备模具，包括两个形状、大小及结构相同的模具框，模具框为金属平板，平板的一侧表面开设有凹槽，凹槽的中部开设有贯穿金属平板的孔，两个模具框的凹槽侧相对扣合，形成全钒液流储能电池一体化电极制备模具。模具框凹槽的深度根据碳塑复合材料双极板的厚度来定，一般情况下为碳塑复合材料双极板厚度的一半。

于所述的作为模具框的金属平板四周对称设置有≥3个螺栓孔；

于所述相对扣合的两个模具框的外侧分别设置有盖板，盖板为金属平板，于盖板的四周与模具框上的螺栓孔相应处设置有≥3个（如4、5或6个等）的螺栓孔，盖板与模具框通过螺栓或螺钉穿置于螺栓孔中进行连接固定。

于所述的作为模具框的金属平板四周设置有≥2个定位孔；于所述相对扣合的两个模具框的外侧分别设置有盖板，盖板为金属平板，于盖板的四周与模具框上的定位孔相应处设置有≥2个的定位孔，定位孔用于模具组装时盖板与模具框间的对正。

盖板的材质为导热性能良好的金属材料，比如金属铜、铝或不锈钢等；两个模具框形状及结构相同，材质为不锈钢、铝或铜等。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型所发明的模具框为金属平板，平板的一侧表面开设有凹槽，两个模具框形状、结构和大小相同，相互扣合后的两个凹槽所形成的空间用来放置一体化过程中的双极板，凹槽的深度为碳塑复合材料双极板厚度的一半，因此模具框凹槽扣合正好能够容纳碳塑复合材料双极板，因此可以保证一体化过程中碳塑复合材料双极板不发生形变。

2、模具框凹槽的中部开设有贯穿金属平板的孔用来放置电极材料，一体化过程中电极材料受压而发生形变，由于模具框孔的深度一定，因此当电极材料厚度一定时，可以保持每一批次一体化电极制备过程中的碳毡所受压紧力的一致，而且电极材料碳毡与碳塑复合板间的压紧力在各个位置保持均匀。

3、电极材料与碳塑复合材料双极板间的压力可以实现精确控制。压力过小导致电极材料与碳塑复合材料双极板间粘结力较弱，接触电阻降低效果不明显；压力过大会导致电极材料与碳塑复合材料双极板接触区域发生较大形变，严重时会导致双极板材料被压穿而失去阻液性能。因此本实用新型模具框孔的深度可以根据电极材料变形量与压力之间的关系而定，因此可以实现压力的精确控制。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型实施状态示意图。