一种液流电池电堆的双极板结构的制作方法

本技术涉及液流电池，尤其涉及一种液流电池电堆的双极板结构。

背景技术：

1、目前液流电池常用的双极板是薄层光板，虽具有制备工艺简单，欧姆内阻较小的优势，但由于其表面缺乏引导电解液流动的流道，极易出现局部“死区”或“短路”现象。而且，分配不均的技术问题进而导致浓差极化，使得电极表面的电化学反应速率受限，电解液的有效利用率低下，最终限制了电池的工作电流密度和整体能量效率。

2、为了克服薄层光板在电解液分配上的固有缺陷，本领域技术人员提出在双极板表面加工流道的解决方案，目前常见的流场设计包括蛇形流场、插指流场和平行流场等。其制备方法通常有两种：一是在光板两侧通过粘接等方式附加带有流道图案的较厚板材；二是通过机加工、模压或注塑等工艺一体成型制备出带有流道的双极板。上述带流道的双极板，能够引导和分配电解液，使其在整个电极表面更均匀地流动，但是目前带流道的双极板的流道结构较厚，使得极板阻值上升，增加了电池欧姆极化；此外，流道的引入使工艺成本及材料成本显著增加，因此，电池总体性价比并没有明显增长。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种液流电池电堆的双极板结构。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

2、本实用新型采用如下技术方案：

3、提供一种液流电池电堆的双极板结构，包括：双极板及流场，所述流场的相对面分别设置多条正极液流道以及多条负极液流道，所述正极液流道与所述负极液流道沿所述流场的长度方向交错排列；所述正极液流道与所述负极液流道均由沿所述流场的宽度方向交替布置的扩张流道及收缩流道构成，所述扩张流道的宽度大于所述收缩流道的宽度。

4、进一步的，所述流场的其中一面设置多个沿所述流场的宽度方向进行延伸的凹陷区域以作为所述正极液流道的槽，所述凹陷区域的两侧作为所述正极液流道的脊；所述流场的另一面设置多个沿所述流场的宽度方向进行延伸的下沉区域以作为所述负极液流道的槽，所述下沉区域的两侧作为所述负极液流道的脊；所述正极液流道的槽的所在位置处与所述流场的对侧面的所述负极液流道的脊的所在位置处相对应，所述负极液流道的槽的所在位置处与所述流场的对侧面的所述正极液流道的脊的所在位置处相对应。

5、进一步的，所述流场为波浪形流场，且所述正极液流道的脊与槽相接处以及所述负极液流道的脊与槽相接处均为圆滑过渡面。

6、进一步的，所述双极板的材质为柔性石墨板、不锈钢板或钛板。

7、进一步的，所述双极板的厚度为0.4～1.5mm。

8、进一步的，所述正极液流道与所述负极液流道的槽深范围为0.2～10mm；所述正极液流道与所述负极液流道的槽宽范围为0.5～20mm。

9、进一步的，所述正极液流道与所述负极液流道的脊高范围为0.2～10mm；所述正极液流道与所述负极液流道的脊宽范围为0.5～20mm。

10、进一步的，所述扩张流道与所述收缩流道的长度比为1：10～10：1。

11、进一步的，所述的一种液流电池电堆的双极板结构，还包括：密封区域，且所述密封区域的宽度范围为20～100mm。

12、进一步的，所述的一种液流电池电堆的双极板结构，还包括：多个进液口以及多个出液口。

13、本实用新型所带来的有益效果：

14、1.正极液流道与负极液流道交错排列，流场具有平滑的波浪形设计，一方面可有效规避死角，另一方面相较传统矩形流道的设计，流阻更小，压降更低，同时结合扩缩交替的结构设计，可有效延长电解液的停留时间，也可使电解液强制湍动，强化电化学反应，优化传质；

15、2.本申请的双极板结构由原始材料一次成型，在流场的相对面分别形成多条正极液流道与负极液流道，不仅兼具导电与流道板分配功能，而且相较于现有液流电池双极板需在薄板上粘贴厚重流道的结构形式，本申请可降低材料成本，而且实现双极板结构整体厚度减薄的前提下进一步降低内阻，从而降低电池欧姆极化损失，提高性能。

1.一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，包括：双极板及流场，所述流场的相对面分别设置多条正极液流道以及多条负极液流道，所述正极液流道与所述负极液流道沿所述流场的长度方向交错排列；所述正极液流道与所述负极液流道均由沿所述流场的宽度方向交替布置的扩张流道及收缩流道构成，所述扩张流道的宽度大于所述收缩流道的宽度。

2.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，所述流场的其中一面设置多个沿所述流场的宽度方向进行延伸的凹陷区域以作为所述正极液流道的槽，所述凹陷区域的两侧作为所述正极液流道的脊；

3.根据权利要求2所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，所述流场为波浪形流场，且所述正极液流道的脊与槽相接处以及所述负极液流道的脊与槽相接处均为圆滑过渡面。

4.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，所述双极板的材质为柔性石墨板、不锈钢板或钛板。

5.根据权利要求4所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，所述双极板的厚度为0.4～1.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，所述正极液流道与所述负极液流道的槽深范围为0.2～10mm；

7.根据权利要求1或6所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，所述扩张流道与所述收缩流道的长度比为1：10～10：1。

9.根据权利要求8所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，还包括：密封区域，且所述密封区域的宽度范围为20～100mm。

10.根据权利要求9所述的一种液流电池电堆的双极板结构，其特征在于，还包括：多个进液口以及多个出液口。