液流电池电堆组装工艺：从组件准备到技术优化！
锂电那些事今日第三条2024年09月04日 星期三
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|图摄于大力储能展台
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。
01组件装备和预处理
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：
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。
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。
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。
集流体加工：使用导电材料，用于收集和传导电流。
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。
绝缘板和盖片加工或注塑成型：提供电气隔离和结构支撑。
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。
密封件模压成型：确保电池堆的密封性，防止电解液泄漏。
进出液板加工：提供电解液的进出口。
螺栓和螺母：用于固定整个电池堆的各个组件。
02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。
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。
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。
03注意事项
在组装过程中，有几个关键点需要特别注意：
安全性：确保佩戴适当的防护装备，避免接触电解液。
密封性：确保每个组件的密封性，防止电解液泄漏。
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。
04现有技术问题及改进方法
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。
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。
