电极、液流电池及液流电池堆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及液流电池技术领域，具体而言，设及一种电极、液流电池及液流电池 堆。
【背景技术】
[0002] 液流电池由于储存能量的电解液与发生能量转换的电池堆相分离，具有安全性 高、功率与容量设计灵活、寿命长W及维护费用低等优点，已在各种储能领域中得到广泛应 用。
[0003] 对于现有的液流电池堆，一方面，为了提高电池的电压效率，需要减小电池的内 阻，进而需要减小电极的厚度或增加电极的反应活性位点数目；另一方面，为了提高电池的 功率密度，需要增加提高电流密度，为了让电池能够承受更大的电流密度，则需要增加电极 的反应活性位点数目。
[0004] 对于每个电极，现有技术中通常采用一个均匀的碳拉作为电堆，在单位体积炭拉 的反应活性位点数目确定的情况下，为了保持反应面积不变，只能通过增加炭拉的厚度来 增加反应活性位点。然而，增加炭拉的厚度又会增加电池的内阻，从而导致电压效率下降。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种电极、液流电池及液流电池堆，W解决现有技术 中的液流电池的电压效率较低的问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电极，包括第一电极层， 第一电极层具有相对的第一表面和第二表面，电极还包括设置于第一表面上的第二电极层 和/或设置于第二表面上的第=电极层，第二电极层的反应活性位点数目大于第一电极层 的反应活性位点数目，第=电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数 目。
[0007] 进一步地，第二电极层与第一电极层的反应活性位点数目之比大于1.05;第=电 极层与第一电极层的反应活性位点数目之比大于1.05。
[0008] 进一步地，第二电极层的单位体积比表面积大于第一电极层的单位体积比表面 积;第=电极层的单位体积比表面积大于第一电极层的单位体积比表面积。
[0009] 进一步地，第二电极层与第一电极层的单位体积比表面积之比大于1.05;第=电 极层与第一电极层的单位体积比表面积之比大于1.05。
[0010] 进一步地，第一电极层包括沿第一表面指向第二表面的方向上顺序层叠的多个子 电极层。
[0011] 进一步地，当电极包括第二电极层时，沿第一表面指向第二表面的方向上各子电 极层的反应活性位点数目依次降低。
[0012] 进一步地，当电极包括第=电极层时，沿第一表面指向第二表面的方向上各子电 极层的反应活性位点数目依次增高。
[0013] 进一步地，当电极包括第二电极层和第=电极层时，靠近第一表面的子电极层和 靠近第二表面的子电极层的反应活性位点数目大于其余各子电极层的反应活性位点数目。
[0014] 进一步地，形成第一电极层的材料为碳拉;形成第二电极层的材料选自炭纸、电化 学改性后的炭拉和亲水性改性后的炭拉中的任一种或多种;形成第=电极层的材料选自炭 纸、电化学改性后的炭拉和亲水性改性后的炭拉中的任一种或多种。
[0015] 根据本发明的另一方面，提供了一种液流电池，包括双极板、液流框、电极和离子 交换膜，电极为上述的电极，其中，当电极包括第二电极层时，第二电极层靠近离子交换膜 设置;当电极包括第=电极层时，第=电极层靠近双极板设置。
[0016] 根据本发明的另一方面，还提供了一种液流电池堆，包括多个液流电池，液流电池 为上述的液流电池。
[0017] 应用本发明的技术方案，提供了一种在包括第一电极层的基础上还包括第二电极 层和/或第=电极层的电极，由于第二电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应 活性位点数目，第=电极层的反应活性位点数目大于第一电极层的反应活性位点数目，从 而将该电极应用于液流电池后，第二电极层靠近离子交换膜的表面设置，和/或第=电极层 靠近双极板的表面设置，使电极层组中靠近离子交换膜和/或双极板的区域相比于剩余区 域能够具有更大的反应活性位点数目，从而不仅能够在不增加电极厚度的基础上使电极中 的反应活性位点数目满足液流电池的需求，还能够通过调整电极的厚度有效地降低电池内 阻的增幅，提高液流电池的电压效率;并且，由于液流电池的电极中存在的反应不均匀性， 在靠近离子交换膜和靠近双极板的区域需要较大的反应电流密度，从而通过提高上述电极 中靠近离子交换膜和/或双极板的区域的反应活性位点数目，提高了所需区域的反应电流 密度，进而提高了液流电池的功率密度。
[0018] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0019] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1示出了本发明所提供的电极的结构示意图；
[0021] 图2示出了本发明所提供的液流电池的立体拆分结构示意图；
[0022] 图3示出了本发明所提供的包括第二电极层的液流电池的结构示意图；
[0023] 图4示出了本发明所提供的包括第=电极层的液流电池的结构示意图；W及
[0024] 图5示出了本发明所提供的包括第二电极层和第=电极层的液流电池的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可W相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范 围。
[0027] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第 二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解运样使用 的数据在适当情况下可W互换，W便运里描述的本发明的实施例。此外，术语"包括"和"具 有"W及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的 过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清 楚地列出的或对于运些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028] 正如【背景技术】中所介绍的，现有技术中为了提高电池的功率密度，需要增加电极 的反应活性位点数目，然而为了保持反应面积不变，只能通过增加炭拉的厚度来增加反应 活性位点，增加炭拉的厚度又会增加电池的内阻，从而导致电压效率下降。本发明的发明人 针对上述问题进行研究，提出了一种电极，如图1所示，该电极包括第一电极层310,第一电 极层310具有