液流电池用碳构造体电极及其制造方法及液流电池用电极构造体的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液流电池用碳构造体电极，液流电池用碳构造体电极的制造方法及液 流电池用电极构造体.
【背景技术】
[0002] 液流电池是可以反复充电和放电的一种二次电池，是储藏电能的电学化学层面 的蓄电装置。液流电池的原理是，基于流体电解液，让流体电解液在多孔性碳毡（carbon felt)电极之间流动，交换电荷，产生电流。
[0003]现有液流电池用碳毯电极把聚丙烯腈（polyacrylonitrile:PAN)、人造纤维 (rayon)或浙青（pitch)系碳纤维组织化，通过碳化及石墨化过程制造。但由于碳毯电极 内部的气孔分布不均勻，导致流体的流动性下降，发生电解液的分极化现象（polarization ofelectrolyte)，存在电池效率下降的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种电导率提高的液流电池用碳构造体电极。
[0005] 本发明的目的在于提供一种可简化单元（cell)和堆（stack)制造过程的液流电 池用碳构造体电极的制造方法。
[0006] 本发明的目的在于提供一种利用所述液流电池用碳构造体电极的液流电池用电 极构造体。
[0007] 本发明提供一种液流电池用碳构造体电极，其在源自聚合物的碳构造体表面及内 部，形成有可让电解液流动的多个球形大孔。
[0008] 所述大孔具有以最密堆积结构（closestpackingstructure)堆积的形状。
[0009] 所述大孔以蛋白石结构排列。
[0010] 所述大孔的最大直径平均为〇? 5iim至500iim。
[0011] 所述大孔相互连接，从所述电极的一面通到另一面。
[0012] 所述碳构造体包括聚合树脂的碳化物。
[0013] 所述碳构造体包括聚合树脂的石墨化物质。
[0014] 所述聚合树脂包括选自聚丙烯腈、光刻胶（photoresist)用聚合物、人造纤维系 列聚合物及它们的组合而组成的组的至少一种物质。
[0015] 所述碳构造体中大孔的气孔率为70%至99%。
[0016] 所述碳构造体的厚度为0? 5mm至5. 0mm。
[0017] 所述碳构造体的电阻为0. 002Q?mm至0. 02Q?mm。
[0018] 本发明提供一种液流电池用碳构造体电极的制造方法，其包括准备聚合物薄片 (sheet)的步骤；在所述聚合物薄片上形成图案化的大孔的步骤；及对形成有图案化的大 孔的所述聚合物薄片进行热处理，且使之碳化，从而形成碳构造体的步骤。
[0019]所述形成大孔的步骤，通过激光制图（laserpatterning)、利用激光的全息光刻 (HolographicLithography)及激光蚀刻（LaserLithography)中的至少一种方法执行。
[0020] 对所述聚合物薄片热处理并进行碳化时，所述聚合物薄片的至少一部分发生石墨 化。
[0021] 所述聚合物薄片包括选自聚丙烯腈、光刻胶用聚合物、人造纤维系列聚合物及它 们的组合而组成的组的至少一种物质。
[0022] 所述热处理在1000至2500°C条件下进行。
[0023] 本发明提供一种液流电池用碳构造体电极构造体，其包括双极板；及结合在所述 双极板的所述液流电池用碳构造体电极。
[0024] 本发明的液流电池用碳构造体电极具有图案化气孔，即气孔均匀分布的结构，因 此电导率非常优秀。另外，由于所述电极本身具有图案化气孔，在形成电极的工序中，可以 省略诣在提高电导率的压缩工序。从而，可以简化电极制造工序，降低制造成本。
[0025] 另外，所述液流电池用碳构造体电极形成有三维图案化气孔，具有气孔均 勻分布的结构，可让流体顺畅流通，可抑制电解液的分极化现象（polarizationof electrolyte)，可提高液流电池的效率。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明一实施例的液流电池用碳构造体电极制造方法中的形成图案化气 孔的步骤概略模式图。
[0027] 图2是本发明另一实施例的液流电池用碳构造体模式图，一同表示上部面和侧面 一部分的放大不意图。
[0028]图3是利用本发明另一实施例的液流电池用碳构造体电极的电极构造体模式图。
[0029] 符号说明
[0030] 1 :激光源
[0031] 2:聚合体薄片
[0032] 3:大孔
[0033] 4:双极板
[0034] 5:电极构造体
【具体实施方式】
[0035] 以下，对本发明的实施例进行详细说明。但，下面的实施例只是本发明的示例，本 发明不受限于这些实施例，本发明应由权利要求定义。
[0036] 本发明一实施例提供一种液流电池用碳构造体电极，其在源自聚合物的碳构造体 表面及内部，形成有可让电解液流动的多个球形大孔。
[0037] 所述液流电池用碳构造体电极形成有图案化大孔，具有大孔均匀分布的结构，可 以提高电导率。从而，在形成电极的工序中，可以省略诣在提高电导率的其他工序，比如压 缩工序，可以简化单元（cell)和堆（stack)制造过程。
[0038] 另外，所述液流电池用碳构造体电极形成有三维大孔图案，具有大孔均匀分布的 结构，可让流体顺畅流通，可抑制电解液的分极化现象（polarizationofelectrolyte), 可提商液流电池的效率。
[0039] 通过以多种方式调节所述大孔的形状及图案，可以调节液流电池用碳构造体电极 的物理性质。
[0040] 即，本发明的液流电池用碳构造体电极，在制造过程中，调节大孔形状或各大孔之 间的间隔，以此调节物理性质，与现有的把碳毡（carbonfelt)作为电极材料的技术无法调 节大孔的情况相比，优势明显。形成在所述碳构造体电极的各个大孔大小，相对于整体大孔 平均大小，包括在约〒20%的偏差范围内。
[0041] 所述大孔图案具有由一定大小的球型气孔以最密堆积结构（closest packingstructure)堆积的形状。最密堆积结构有比如六方密集堆积（hexagonal close-packing,hep)和面心立方（face-centeredcubic,fee)结构。
[0042] -实施例中，所述大孔以蛋白石结构（opalstructure)排列，所述碳构造体具有 逆蛋白石结构（inverse-opalstructure)。这种蛋白是结构大孔形状易于调节碳构造体的 气孔率、气孔密度等。
[0043] 作为一例，形成蛋白石结构的每个球形大孔，即每个大孔不一定具有同一大小和 同一形状，其形状也不一定是完整的球形。由同一大小的球形大孔堆积而成的蛋白石结构 来说，各大孔之间会形成接触点。但本发明的液流电池用碳构造体电极的碳构造体各大孔 与相邻的大孔以面接触的方式连接（interconnected:连通）。具有这种结构的大孔，可让 电解液从所述碳构造体的一面顺畅流通到另一面。
[0044] 所述大孔的最大直径平均为0. 5iim至500iim。对大孔进行图案化，使之具有所述 范围内的大小，可以调节单位体积下的电极表面积，可以调节电解液的流动性。
[0045] 所述大孔的直径定义为'内切圆的直径'。
[0046] 所述碳构造体中大孔的气孔率约为70%至99%，具体地约为80%至95%。气孔 率越高，电极的表面积越大，可以提高液流电池的效率。如果气孔率不足70%，则不仅电极 表面积小，且大孔之间的电解液流动性差，导致液流电池的内部压力上升，当驱动电池的泵 时，会降低整个电池的效率。如果气孔率超出99%，则电解液的流动压力容易损伤碳构造体 本身，导致电极内部的物理、电学上的断线（disconnected)，引发电解质的分配不均勻的问 题。从而，所述液流电池用碳构造体气孔率约为70 %至99 %为宜，更好是约为80 %至95 %。
[0047] 所述液流电池用碳构造体电极的碳构造体包括聚合树脂的碳化物。详细的制造方 法参考后述的液流电池用碳构造体电极的制造方法。
[0048] 所述碳构造体包括至少一部分石墨。即，制造所述碳构造体的工序中，碳化物的一 部分或全部发生石墨化。从而，所述碳构造体可以包括一部分石墨，也可以整体由石墨化物 质构成。
[0049] 所述聚合树脂可以进行图案化（Patterning)，只要是可碳化的材料，即可无限制 使用。作为所述聚合树脂的一例有聚丙烯腈、光刻胶（Photoresist)用聚合物、人造纤维系 列聚合物，可单独使用或混合使用2种以上这些物质。
[0050] 所述液流电池用碳构造体电极由于填充在各大孔之间的碳形成一定网络，即便不 进行外加压缩工序，也具有满足液流电池用碳构造体电极要求的充分电导率。
[0051] 所述碳构造体具有优秀的电阻特性，比如所述碳构造体的电阻可以是约 0.002Q至0.02Q?mm。这里，所述电极的电阻可以是液流电池厚度方向