[实用新型]一种沉积型电极

说明书

技术领域

本实用新型属于电化学工程与工业装置领域，特别涉及到一种沉积型电极，用于解决电沉积中不希望沉积部位不发生沉积的问题，以及沉积型液流电池电极边沿非正常沉积/溶解和沉积产物积累的问题。该沉积型电极结构可规范电极反应的电流分布，结构简单，可保证沉积反应发生在需要反应的位置，可用于电镀行业和沉积型电池体系中。

背景技术

当今社会一次性能源大量消耗已经开始引起能源短缺的尴尬局面，而使用石油、煤炭等一次性能源引起的环境污染也不容乐观。节省能源、减少环境污染、保持社会的可持续发展，是当今全球性的重要课题。我国具有丰富的可再生能源资源，加快发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源已刻不容缓。对此，我国已制定并正在实施可持续发展战略，加强可再生能源的规模开发利用。但用风能、太阳能等可再生能源发电时，功率、电压和频率的波动大，难以稳定供电。为实现稳定供电，开发高效的规模储能技术意义非常重大。我国解决边远地区供电，需要建立分布式供电体系，规模储能单元是分布式供电体系的“电能银行”，具有极重要的作用，也是必须有效解决的关键技术之一。液流电池是世界上规模最大的储能电池，由于设计灵活、全寿命成本最低、能适合各种储能场合，因此竞争力很强，应用前景非常广阔，是可再生能源利用的必备技术之一。

液流电池的正、负极活性物质主要存在于电解液中，正、负极的电解液储存在电池外各自独立的储液罐内，通过送液泵流过液流电池，电池内的正、负极电解液由离子交换膜隔开。在电池充、放电过程中，电解液中的活性物质离子在惰性电极表面发生价态的变化。此等期间，膜两侧溶液的电荷为了达到平衡，必定有一种离子(如H⁺)同步地由一极溶液通过离子交换膜向另一极溶液迁移。另外一种液流电池体系是沉积型液流电池，电池的一个或两个电极的活性材料以电化学沉积/溶解过程储能。文献(J.Power Sources 27(1989)219)表明，上世纪80年代研究者提出了采用铜、锌、铁等沉积型电对的液流电池体系，但沉积型电极的表面形貌不易控制，容易产生沉积层积累。2004年英国南开普敦大学Pletcher课题组(Phys.Chem.Chem.Phys.2004(6)1773)基于传统铅酸二次电池的概念提出一种新的全沉积型液流储能电池体系，以溶于甲基磺酸水溶液中的铅离子分别在正负极上沉积PbO₂和Pb储能。但该电池仍没有解决沉积层不均匀、积累、形貌不佳等问题。我们课题提出了锌镍单液流电池(ZL 200610109424.7)，其中也存在锌沉积不均匀、边沿非正常沉积与生长等问题。

电镀工业中不少工件需要局部电镀，要求只镀在需要镀覆的部位而其它位置不能有镀层。一般采用涂覆绝缘材料，如聚乙烯清漆等等。但是涂漆容易起泡，而且电镀后必须刮除。而采用塑料薄膜捆扎的局部绝缘方式，因塑料薄膜的弹性和热胀冷缩容易出现待绝缘区浸入溶液而发生电沉积。

不管是液流电池中的沉积电极沉积层不均匀、边沿非正常沉积与生长还是电镀工业中的局部电镀均是要求规范沉积电流以达到按照需求进行电沉积的目标。通过设计特别的电极结构可以遮挡不需沉积的部位，也可以规范电解液流动或搅动的方式，使沉积型电极表面电流密度分布均匀，从而可以获得需要的沉积层和电池性能。

基于以上的考虑，我们提出了一种沉积型电极结构，可以将待镀工件的边沿及特定部位和电解质溶液绝缘，从而达到电沉积按照需求进行反应的目标。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有沉积型电极的沉积层不均匀、边沿非正常沉积以及局部电镀绝缘处理的缺陷而重新设计的一种沉积型电极结构，可以将待镀工件的边沿及特定部位和电解质溶液绝缘，从而达到电沉积按照需求进行反应的目标，具有结构简单、易于控制并且电极表面电流密度易于达到均匀等优点。

本实用新型的目的是通过下述方式实现的：

一种沉积型电极，该电极由集电极1、隔栅2和极耳3构成，集电极1的两侧各固定一个隔栅(2)，集电极1通过极耳3可同外电路连接。

集电极1是金属、碳或导电塑料，厚度在0.005～0.3mm，形状为箔、薄带或网状，其中金属为铜、锌、铁、钴、镍、铝、镁、铅、钽、钛或它们的合金。