雙極板的一些常識
發(fā)布時(shí)間：
2022-07-29 11:07
與石墨雙極板相比，金屬雙極板在機(jī)械性能上具有一定的優(yōu)勢，可以通過沖壓或壓花板材產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)。雙極板的厚度更薄，從而有效降低了電池組的重量和體積。此外，金屬雙極板具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和機(jī)械性能，可有效降低電池內(nèi)阻，成型工藝可有效實(shí)現(xiàn)表面流道的加工。
然而，在液流電池的運(yùn)行環(huán)境中，金屬雙極板在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿體系中不可避免地會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。研究人員對金屬材料的表面進(jìn)行了改性，使其形成耐腐蝕的薄膜，從而將這些材料用于液流電池系統(tǒng)中。如質(zhì)子交換膜燃料電池常用的改性方法，如電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)等，均有借鑒作用。
復(fù)合雙極板由兩種或兩種以上的材料組成，兼有石墨材料的高導(dǎo)電性和高分子材料的高韌性的優(yōu)點(diǎn)。是目前研究開發(fā)的熱點(diǎn)。商用液流電池堆常用的雙極板是碳復(fù)合材料，通常由導(dǎo)電填料(石墨、炭黑、碳纖維、碳納米管等)制成。)、熱塑性樹脂(聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯等。)或熱固性樹脂(酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和乙烯基酯等。)通過注射成型或模制，并具有良好的耐腐蝕性和耐液體性。
石墨是復(fù)合雙極板常用的導(dǎo)電填料。當(dāng)石墨含量高時(shí)，雙極板的導(dǎo)電性提高，但氣密性和機(jī)械強(qiáng)度下降。然而，當(dāng)樹脂含量高時(shí)，板的氣密性和機(jī)械強(qiáng)度增加，但導(dǎo)電性降低。因此，需要精確控制石墨和樹脂的含量。此外，石墨填料的類型、尺寸和形狀也對雙極板的電性能和機(jī)械性能有顯著影響。
天然石墨復(fù)合雙極板的導(dǎo)電性和抗彎強(qiáng)度優(yōu)于合成石墨雙極板。此外，與塊狀石墨粉相比，片狀石墨粉更有利于導(dǎo)電網(wǎng)格骨架的形成。隨著石墨粒徑的減小，復(fù)合雙極板的抗彎強(qiáng)度不斷提高，電導(dǎo)率略有下降。在復(fù)合體系中加入碳纖維、交趾炭黑、碳納米管和石墨烯等輔助填料，可以有效提高雙極板的導(dǎo)電性和力學(xué)性能。
除了石墨，炭黑材料也可用于制備復(fù)合雙極板。隨著炭黑含量的增加，板材的電導(dǎo)率不斷增加。當(dāng)炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時(shí)，電導(dǎo)率可以達(dá)到30 S/cm，進(jìn)一步提高了炭黑含量。由于環(huán)氧樹脂與炭黑相容性差，復(fù)合材料雙極板的致密性降低，導(dǎo)電性降低。與常規(guī)石墨雙極板相比，炭黑含量為15%的復(fù)合雙極板具有更好的電化學(xué)穩(wěn)定性。
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