液流电池(Flow Battery)作为一种新型电化学储能装置,通过电解液的流动实现能量的存储和释放。液流电池电堆是构成电池系统的核心单元,直接影响电池系统的性能和成本。
液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化
液流电池电堆|图摄于大力储能展台
液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化
图摄于恒安储能展台
电堆的组装过程复杂,涉及多个组件和步骤。目前,电堆组装和氢燃料电池相似,以压滤机的形式堆叠和固定。本文将详细介绍液流电池电堆的组装流程,并探讨现有技术的改进方向。
液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化
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组件准备和预处理

在组装液流电池电堆之前,需要对各个组件进行准备和预处理。以下是主要的组件及其处理过程:

  1. 电极裁剪:电极通常由碳纤维或石墨制成,具有高导电性和化学稳定性。

  2. 隔膜裁剪:离子交换膜用于隔离正负电解液,同时允许离子通过。

  3. 双极板裁剪:设计用于均匀分布电解液,通过特殊设计的沟槽或孔实现。

  4. 集流体加工:使用导电材料,用于收集和传导电流。

  5. 液流框加工或注塑成型:确保电解液的流动路径和结构稳定性。

  6. 绝缘板和盖片加工或注塑成型:提供电气隔离和结构支撑。

  7. 金属端板加工或塑料端板注塑成型:提供机械强度和电气连接。

  8. 密封件模压成型:确保电池堆的密封性,防止电解液泄漏。

  9. 进出液板加工:提供电解液的进出口。

  10. 螺栓和螺母:用于固定整个电池堆的各个组件。

液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化
电堆组装步骤

1. 隔板组装:通过点胶粘接或焊接将极框和隔板组装在一起。

2. 石墨板与裁切的热熔胶贴合:将石墨板与热熔胶贴合,形成待粘接的石墨板。

液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化
图源:世泓智能

3. 极框与石墨板组装:通过热压或冷压工艺将极框与待粘接的石墨板组装在一起,形成极板。此步骤需进行重叠紧固以压缩电极,并测试双极板的耐压性。

4. 极板与碳毡电极焊接:将极板与碳毡电极焊接,形成待组装的单电极板。

液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化

图源:世泓智能

5. 离子膜与单电极板组装:将裁切好的离子膜与单电极板及密封胶条组装在一起,并重复堆叠。

6. 最终组装:装上集流板、PVC端板、PP短板或金属短板,形成整个电堆。

 

注意事项 

 

在组装过程中,有几个关键点需要特别注意:
  1. 安全性:确保佩戴适当的防护装备,避免接触电解液。
  2. 密封性:确保每个组件的密封性,防止电解液泄漏。
  3. 均匀分布:确保电解液在电池堆内部的均匀分布,避免局部过热或效率降低。

现有技术问题及改进方向

 

尽管当前的组装技术已经较为成熟,但仍存在一些问题和改进空间:

1. 一体化电堆技术:

目前,研发出了一体化电堆技术,将双极板、电极、隔膜、液流框及密封垫等零部件采用激光焊和热熔焊方式焊接成一体,再通过自动组装线进行组装。这种方法提高了电堆组装效率,并减少了漏液的几率。
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图源:武汉之升新能源

2. 长期运行稳定性:

在长期运行过程中,双极板与电极之间的接触电阻可能会增大,导致电池内阻增大。因此,需要进一步研究和改进接触界面的材料和结构,以提高长期运行的稳定性。

总之,液流电池电堆的组装是一个复杂且精细的过程,但通过不断的技术改进和优化,可以提高其组装效率和运行稳定性,推动液流电池在储能领域的应用和发展。

为了更好促进行业人士交流,艾邦搭建有液流电池产业微信群,包括电解液,电解液储罐,电堆(离子交换膜、电极、双极板、集流体电极框、密封等组件),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件),电池管理系统,以及下游储能电源侧,电网侧,用户侧等企业及其相关生产设备企业成员,欢迎大家进群交流。

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原文始发于微信公众号(艾邦液流电池网):液流电池电堆组装工艺:从组件准备到技术优化

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
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作者 808, ab