专利名称：一种用于液流电池的端电极装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种端电极及其制造方法，特别是一种用于液流电池的端电极装置及制造方法，属于液流电池领域。
背景技术：
现有技术中，与单极性结构电池相比，双级性结构电池有更小的体积和重量，因此具有更高的体积比能量和质量比能量。同时双极性结构电池拥有更低的生产成本，电池结构部件具有可回收性，可以在常温下工作以及优良的充放电特性。但是传统的双极性结构电池的端电极板尺寸稳定性差，电池的电压效率和能量效率低，同时电池的使用寿命短。而且传统的端电极板比较薄，电液中的溴很容易透过导电塑 料腐蚀集电铜板。传统的双极性结构电池的接线端子与集电铜板经常出现接触不良的情况。另外，传统的集电铜板都是热压在集电极板中的，这样不仅工艺过程复杂而且集电极板较厚，电阻较大。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种用于液流电池的端电极装置及制造方法，它能够有效解决双极性结构电池的端电极板尺寸稳定差和接线端子与集电铜板接触不良的问题，它能够有效提高电池的使用寿命，简化电池的加工工艺。具有集电极板薄，电阻小的优点。本发明的技术方案一种用于液流电池的端电极装置，包括端电极框和加厚端电极，端电极框的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极固定在端电极框的矩形空心区域内，加厚端电极的一侧设有与之固定连接的集电铜板，集电铜板上设有接线端子，集电铜板设有接线端子的一侧设有绝缘板，绝缘板与端电极框通过螺栓固定连接在一起。前述的这种用于液流电池的端电极装置中，所述加厚端电极由2 5层导电塑料叠加而成，相邻两层导电塑料之间设有玻璃纤维层。前述的这种用于液流电池的端电极装置中，玻璃纤维层的表面设有活性炭层或石墨层。前述的这种用于液流电池的端电极装置中，集电铜板与绝缘板之间设有增压碳毡或弹性橡胶。前述的这种用于液流电池的端电极装置中，端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。一种端电极装置的制造方法，包括以下步骤，步骤a，取2 5层导电塑料将其叠加放在热压模具内，相邻两层导电塑料之间放一层玻璃纤维，然后在玻璃纤维的表层涂覆活性碳或者石墨；步骤b，然后将模具放到带有加热功能的热压机上进行热压，热压温度为150°C 2100C ;热压机压力为30MPa 60MPa，热压时间为5min 30min ；
步骤C，然后将压制成型后的端电极板取出并修边切形，然后将端电极板与端电极板边框焊接到一起；步骤d，然后将接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起；步骤e，然后将集电铜板与端电极板采用冷压连接的方式固定在一起；步骤f，最后将绝缘板与端电极板边框连接在一起。
前述的端电极装置的制造方法中，所述步骤c中的焊接方式采用激光焊接或振动
摩擦焊。前述的端电极装置的制造方法中，所述步骤d中，在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层。前述的端电极装置的制造方法中，绝缘板与集电铜板之间设有增压碳毡或弹性橡胶。前述的端电极装置的制造方法中，所述步骤f中，端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，二者固定连接前需在每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。与现有技术相比，由于端电极采用多层导电塑料热压方式成型，并在多层导电塑料之间添加碳纤维或者玻璃纤维等增强类物质，使端电极有足够的强度。导电塑料在热压前对其表面进行活化处理，同时在导电塑料间添加活性碳，有效增加了端电极的导电性。由于接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起，并在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层，有效解决了传统接线端子与集电铜板容易接触不良的问题。由于在绝缘板与集电铜板间添加增压碳毡或硅橡胶类等弹性物质，有效保证了绝缘板与端电极框在压紧贴实前能够给予集电铜板与端电极足够的压紧力。同时采用氟橡胶密封圈在端电极框和绝缘板之间以及绝缘板与端板之间电解主流道的密封，有效保证电解液不会泄漏。
图I是端电极的结构示意图；图2是主流道上设有氟橡胶密封圈的结构示意图；图3是加厚端电极的结构示意图。附图中的标记为1_端电极框，2-加厚端电极，3-集电铜板，4-接线端子，5-绝缘板，6-导电塑料，7-玻璃纤维层，8-活性炭层，9-增压碳毡，10-主流道，11-氟橡胶密封圈。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。本发明的实施例I :如图I 3所示，一种用于液流电池的端电极装置，包括端电极框I和加厚端电极2，端电极框I的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极2固定在端电极框I的矩形空心区域内，加厚端电极2的一侧设有与之固定连接的集电铜板3，集电铜板3上设有接线端子4，集电铜板3设有接线端子4的一侧设有绝缘板5，绝缘板5与端电极框I通过螺栓固定连接在一起。加厚端电极2由2层导电塑料6叠加而成，相邻两层导电塑料6之间设有玻璃纤维层7。玻璃纤维层7的表面设有活性炭层8。集电铜板3与绝缘板5之间设有增压碳毡9。端电极框I和绝缘板5的四个角上均设有主流道10，每个主流道10上均设有一个氟橡胶密封圈11。一种端电极装置的制造方法，包括以下步骤，步骤a，取2层导电塑料将其叠加放在热压模具内，相邻两层导电塑料之间放一层玻璃纤维，然后在玻璃纤维的表层涂覆活性碳；步骤b，然后将模具放到带有加热功能的热压机上进行热压，热压温度为150°C;热压机压力为30MPa，热压时间为5min ；步骤c，然后将压制成型后的端电极板取出并修边切形，然后将端电极板与端电极板边采用激光焊接的方式焊接到一起；步骤d，然后将接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起；在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层；步骤e，然后将集电铜板与端电极板采用冷压连接的方式固定在一起；步骤f，最后将绝缘板与端电极板边框连接在一起。绝缘板与集电铜板之间设有增压碳毡。端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，二者固定连接前需在每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。本发明的实施例2 :如图I 3所示，一种用于液流电池的端电极装置，包括端电极框I和加厚端电极2，端电极框I的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极2固定在端电极框I的矩形空心区域内，加厚端电极2的一侧设有与之固定连接的集电铜板3，集电铜板3上设有接线端子4，集电铜板3设有接线端子4的一侧设有绝缘板5，绝缘板5与端电极框I通过螺栓固定连接在一起。加厚端电极2由3层导电塑料6叠加而成，相邻两层导电塑料6之间设有玻璃纤维层7。玻璃纤维层7的表面设有石墨层。集电铜板3与绝缘板5之间设有弹性橡胶。端电极框I和绝缘板5的四个角上均设有主流道10，每个主流道10上均设有一个氟橡胶密封圈11。一种端电极装置的制造方法，包括以下步骤，步骤a，取3层导电塑料将其叠加放在热压模具内，相邻两层导电塑料之间放一层玻璃纤维，然后在玻璃纤维的表层涂覆石墨；步骤b，然后将模具放到带有加热功能的热压机上进行热压，热压温度为170度；热压机压力为35MPa，热压时间为IOmin ；步骤C，然后将压制成型后的端电极板取出并修边切形，然后将端电极板与端电极板边框采用振动摩擦焊的方式焊接到一起；
步骤d，然后将接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起；在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层；
步骤e，然后将集电铜板与端电极板采用冷压连接的方式固定在一起；步骤f，最后将绝缘板与端电极板边框连接在一起。绝缘板与集电铜板之间设有弹性橡胶。端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，二者固定连接前需在每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。本发明的实施例3 :如图I 3所示，一种用于液流电池的端电极装置，包括端电极框I和加厚端电极2，端电极框I的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极2固定在端电极框I的矩形空心区域内，加厚端电极2的一侧设有与之固定连接的集电铜板3，集电铜板3上设有接线端子4，集电铜板3设有接线端子4的一侧设有绝缘板5，绝缘板5与端电极框I通过螺栓固定连接在一起。加厚端电极2由4层导电塑料6叠加而成，相邻两层导电塑料6之间设有玻璃纤维层7。玻璃纤维层7的表面设有活性炭层8。集电铜板3与绝缘板5之间设有增压碳毡9。端电极框I和绝缘板5的四个角上均设有主流道10，每个主流道10上均设有一个氟橡胶密封圈11。一种端电极装置的制造方法，包括以下步骤，步骤a，取4层导电塑料将其叠加放在热压模具内，相邻两层导电塑料之间放一层玻璃纤维，然后在玻璃纤维的表层涂覆活性碳；步骤b，然后将模具放到带有加热功能的热压机上进行热压，热压温度为200度；热压机压力为50MPa，热压时间为20min ；步骤c，然后将压制成型后的端电极板取出并修边切形，然后将端电极板与端电极板边框采用激光焊接的方式焊接到一起；步骤d，然后将接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起；在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层；步骤e，然后将集电铜板与端电极板采用冷压连接的方式固定在一起；步骤f，最后将绝缘板与端电极板边框连接在一起。绝缘板与集电铜板之间设有增压碳毡。端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，二者固定连接前需在每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。本发明的实施例4 :如图I 3所示，一种用于液流电池的端电极装置，包括端电极框I和加厚端电极2，端电极框I的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极2固定在端电极框I的矩形空心区域内，加厚端电极2的一侧设有与之固定连接的集电铜板3，集电铜板3上设有接线端子4，集电铜板3设有接线端子4的一侧设有绝缘板5，绝缘板5与端电极框I通过螺栓固定连接在一起。加厚端电极2由5层导电塑料6叠加而成,相邻两层导电塑料6之间设有玻璃纤维层7。玻璃纤维层7的表面设有活性炭层8。集电铜板3与绝缘板5之间设有弹性橡胶。端电极框I和绝缘板5的四个角上均设有主流道10，每个主流道10上均设有一个氟橡胶密封圈11。
一种端电极装置的制造方法，包括以下步骤，步骤a，取5层导电塑料将其叠加放在热压模具内，相邻两层导电塑料之间放一层玻璃纤维，然后在玻璃纤维的表层涂覆活性碳；步骤b，然后将模具放到带有加热功能的热压机上进行热压，热压温度为210°C;热压机压力为60MPa，热压时间为30min ；步骤C，然后将压制成型后的端电极板取出并修边切形，然后将端电极板与端电极板边框采用振动摩擦焊的方式焊接到一起；步骤d，然后将接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起；在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层； 步骤e，然后将集电铜板与端电极板采用冷压连接的方式固定在一起；步骤f，最后将绝缘板与端电极板边框连接在一起。绝缘板与集电铜板之间设有增压碳毡。端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，二者固定连接前需在每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。
权利要求
1.一种用于液流电池的端电极装置，其特征在于包括端电极框(I)和加厚端电极(2)，端电极框(I)的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极(2)固定在端电极框(I)的矩形空心区域内，加厚端电极(2)的一侧设有与之固定连接的集电铜板(3)，集电铜板(3)上设有接线端子(4)，集电铜板(3)设有接线端子(4)的一侧设有绝缘板(5)，绝缘板(5)与端电极框(I)通过螺栓固定连接在一起。
2.根据权利要求I所述的一种用于液流电池的端电极装置，其特征在于所述加厚端电极(2)由2 5层导电塑料(6)叠加而成，相邻两层导电塑料(6)之间设有玻璃纤维层⑵。
3.根据权利要求2所述的一种用于液流电池的端电极装置，其特征在于玻璃纤维层(7)的表面设有活性炭层(8)或石墨层。
4.根据权利要求I或2或3所述的一种用于液流电池的端电极装置，其特征在于集电铜板(3)与绝缘板(5)之间设有增压碳毡(9)或弹性橡胶。
5.根据权利要求4所述的一种用于液流电池的端电极装置，其特征在于端电极框(I)和绝缘板(5)的四个角上均设有主流道(10)，每个主流道(10)上均设有一个氟橡胶密封圈(11)。
6.一种权利要求I 5中任意一项所述的端电极装置的制造方法，其特征在于包括以下步骤， 步骤a，取2 5层导电塑料将其叠加放在热压模具内，相邻两层导电塑料之间放一层玻璃纤维，然后在玻璃纤维的表层涂覆活性碳或者石墨； 步骤b，然后将模具放到带有加热功能的热压机上进行热压，热压温度为150°C 2100C ;热压机压力为30MPa 60MPa，热压时间为5min 30min ； 步骤c，然后将压制成型后的端电极板取出并修边切形，然后将端电极板与端电极板边框焊接到一起； 步骤d，然后将接线端子与集电铜板使用点焊机进行点焊或者通过铆接的方式将二者紧密地连接在一起； 步骤e，然后将集电铜板与端电极板采用冷压连接的方式固定在一起； 步骤f，最后将绝缘板与端电极板边框连接在一起。
7.根据权利要求6所述的端电极装置的制造方法，其特征在于所述步骤c中的焊接方式采用激光焊接或振动摩擦焊。
8.根据权利要求6所述的端电极装置的制造方法，其特征在于所述步骤d中，在点焊或者铆接前需对接线端子与集电铜板的接触部分进行表面处理，去掉接触部分的氧化层。
9.根据权利要求7或8所述的端电极装置的制造方法，其特征在于绝缘板与集电铜板之间设有增压碳毡或弹性橡胶。
10.根据权利要求6所述的端电极装置的制造方法，其特征在于所述步骤f中，端电极框和绝缘板的四个角上均设有主流道，二者固定连接前需在每个主流道上均设有一个氟橡胶密封圈。
全文摘要
本发明公开了一种用于液流电池的端电极装置及制造方法，包括端电极框(1)和加厚端电极(2)，端电极框(1)的中心设有一个矩形空心区域，加厚端电极(2)固定在端电极框(1)的矩形空心区域内，加厚端电极(2)的一侧设有与之固定连接的集电铜板(3)，集电铜板(3)上设有接线端子(4)，集电铜板(3)设有接线端子(4)的一侧设有绝缘板(5)，绝缘板(5)与端电极框(1)通过螺栓固定连接在一起。本发明能够有效解决双极性结构电池的端电极板尺寸稳定差和接线端子与集电铜板接触不良的问题，它能够有效提高电池的使用寿命，简化电池的加工工艺。具有集电极板薄，电阻小的优点。
文档编号H01M8/02GK102623722SQ201210110349
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘学军, 孟琳, 陆克 申请人:北京百能汇通科技股份有限公司