[发明专利]一种沉积在液流电池的极板或液流流道上的复合导电层

说明书

本发明公开了一种在液流电池极板或液流流道上沉积复合导电层的方法制备的复合导电层，包括极板或液流流道以及依次沉积在极板或液流流通表面上的结构强化层、导电强化层和耐腐蚀层。本发明通过在极板或液流流道上沉积一层复合导电层代替传统的石墨或金属材料来制作液流电池的液流流道，不仅导电率高、耐腐蚀性好且化学性能稳定，而且成本低、便于加工和不易变形等优点。

技术领域

本发明涉及一种沉积在液流电池的极板或液流流道上的复合导电层，属于液流电池技术领域。

背景技术

电化学液流电池一般称为氧化还原液流电池，是一种新型的大型电化学储能装置，根据使用的氧化还原反应的液体介质不同，有很多不同的种类，比如正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池，简称钒电池，其荷电状态100％时电池的开路电压可达1.5V。

与传统锂电池相比，液流电池的原理是将电解质溶液(储能介质)存储在电池外部的电解液储罐中，电池内部正负极之间由离子交换膜分隔成彼此相互独立的两室(正极侧与负极侧)，电池工作时正负极电解液由各自的送液泵强制通过各自反应室循环流动，参与电化学反应。充电时电池外接电源，将电能转化为化学能，储存在电解质溶液中；放电时电池外接负载，将储存在电解质溶液中的化学能转化为电能，供负载使用。因此，液流电池的储能容量与电池极板无关，只与电池储液罐容积有关。

随着新的高能量密度氧化还原反应体系被发现，克服了传统液流电池存能密度低的缺点，储能密度已经接近锂离子电池水平，从而逐渐显露出更广阔的发展前途。同时可以通过抽吸更换电池储液罐中电解质实现快速充电的特性在电动汽车上被广泛应用。

液流电池不仅要具有快速动力学和对目标反应的高选择性，保持其支持电解质的完整性和稳定性，还要整合输运电化学反应电解质的极板或液流流道。极板或液流通道要具有导电率高、化学性能稳定和耐腐蚀性等优点。目前，流道通道采用石墨或者金属材料加工成负责的3D流道。石墨的导电性和耐腐蚀性都可以达到要求，但是其质地脆且硬，不易被加工，导致成品率低。金属材料的虽然容易被加工成型，但是其耐腐蚀性差，虽有也有导电性和耐腐蚀好的金属材料，如钨、钛、锆等，但是其价格昂贵，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉积在液流电池的极板或液流流道上的复合导电层，通过使用该复合导电层对极板或液流流道表面性能的改变，使得极板或液流通道可以采用易加工成型的基材作为极板或液流流道，其必须具备的导电性和耐腐蚀性能都由复合导电层保证，进而降低了成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种在液流电池极板或液流流道上沉积复合导电层的方法，包括如下步骤：

(1)对液流电池的极板或液流流道进行预处理；

(2)在极板或液流流道的表面沉积一层结构强化层；

(3)然后在结构强化层上再沉积一层导电强化层；

(4)最后在导电强化层上再沉积一层耐腐蚀层。

进一步地，所述极板或液流流道采用非金属材质的基材时在所述极板或液流流道与结构强化层之间沉积有一层过渡金属层。

更进一步地，所述预处理是指使极板或液流流道在真空状态下进行辉光放电清洗。

更进一步地，所述结构强化层的厚度为0.5～0.8μm，采用镍、铬、钛及其氮化物中的一种沉积在所述极板或液流流道上。

更进一步地，所述导电强化层的厚度为0.1～2.0μm，采用铜、金、钨、银中的一种沉积在所述结构强化层上。

更进一步地，所述耐腐蚀层的厚度为0.5～1.0μm，采用钨、钛、锆中的一种沉积在所述导电强化层上。