[发明专利]用于通过卷对卷工艺制造氧化还原液流电池系统的方法和系统

说明书

提供了用于制造用于氧化还原液流电池的双极板的方法和系统。在一示例中，双极板通过卷对卷工艺制造。双极板包括非导电基底，该非导电基底与第一表面上的负极接合并且与第二表面上的正极接合，第一表面与第二表面相对。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月10日提交的名称为“用于通过卷对卷工艺制造氧化还原液流电池系统的方法和系统”的美国临时申请No.62/717,612的优先权。出于所有目的通过引用的方式并入以上列出的申请的全部内容。

技术领域

本说明书总体上涉及用于氧化还原液流电池系统的方法和系统。

背景技术

氧化还原液流电池由于独立地缩放功率和容量的能力而适合于网格级的存储应用以及适合于进行数千个循环的充电和放电，与常规电池技术相比性能损失减少。氧化还原液流电池系统的功率模块可以依赖一个或多个双极板来执行多方面的任务。例如，双极板可以充当电池单元之间的隔离物并充当电流导体，以降低由高电导率引起的氧化还原液流电池的内部电阻。双极板可促进水和热管理，并在氧化还原液流电池堆叠内提供结构支撑。在双极板的三个主要类别(例如，金属、石墨和复合材料)中，复合双极板会特别有吸引力。

复合双极板可以由碳基聚合物复合物形成，与金属双极板相比，其具有更高的耐腐蚀性，并且与石墨双极板相比，其具有更高的机械强度和可加工性。因此，在氧化还原液流电池系统中使用复合双极板可以实现提高耐久性和降低成本。

发明内容

然而，本发明的发明人已经认识到上述系统的问题。在一个示例中，从市场营销的角度来看，与复合双极板的原材料和加工相关的成本可能是过高的。由于在电池堆叠中重复使用双极板，所以双极板可能占氧化还原液流电池功率模块的总成本的50％以上。用于制造复合双极板的批量法(例如压缩成型)涉及昂贵的成型化合物和长的加工时间，这两者都造成了不希望的高制造成本。此外，在加工期间对压缩成型参数进行的任何修改都可能进一步推高产品的市场价格。

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于制造双极板的方法来至少部分地解决，该方法包括：将非导电基底布置在第一辊和第二辊之间；使该非导电基底在从第一辊向第二辊的方向上移动；随着非导电基底的移动，将非导电基底的顶面与第一导电材料接合；随着非导电基底的移动，将非导电层的底面与第二材料接合；将第一导电材料和第二导电材料结合到非导电层并形成双极板，随着非导电基底从第一辊移动到第二辊，该非导电基底夹在第一导电材料和第二导电材料之间，并将双极板收集到第二辊上。

以此方式，可以以较低的成本和较短的持续时间来制造氧化还原液流电池系统。由复合材料、金属或碳形成的双极板可以通过卷对卷(R2R)工艺制造，该工艺允许以有成本效益的方式高产量地生产双极板。与常规压缩成型技术相比，R2R工艺包括更少的步骤，因此可以更快的速度生成大量的产品。另外，R2R方法可以允许使用可商购的材料作为双极板的部件，从而进一步减少与加工时间相关的成本。

应该理解，提供以上概要是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了示例性氧化还原液流电池系统的示意图，该氧化还原液流电池系统包括双极板和隔离膜。

图2示出了用于制造用于氧化还原液流电池系统的双极板的卷对卷工艺的第一示例的流程图。

图3示出了用于制造用于氧化还原液流电池系统的双极板的卷对卷工艺的第二示例的流程图。

图4示出了通过成型方法与卷对卷工艺制造双极板的生产成本进行比较的预示图。

图5示出了用于制造双极板的方法的第一示例。