集流板组件和电化学电池堆制造技术

本申请提供了一种集流板组件，其用于电化学电池堆，其中，所述集流板组件包括：集流板，其被配置成用于收集由所述电化学电池堆产生的电能；极板，其被设置成与所述集流板相对，且在所述极板的与所述集流板相对的表面上设有凸部和凹部；和导电填充物，其被填充在所述集流板和所述极板之间，使得所述导电填充物与所述极板的凹部和凸部接触。本申请还提供一种包括上述集流板组件的电化学电池堆。根据本申请，可以显著地减小极板和集流板之间的电阻，从而提高集流板的导电性能。从而提高集流板的导电性能。从而提高集流板的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
集流板组件和电化学电池堆


[0001]本申请涉及电化学电池
，尤其涉及一种集流板组件及包括该集流板组件的电化学电池堆。

技术介绍

[0002]随着新能源技术的发展，使用电化学电池系统作为电力供应装置正日益获得研究人员和市场的关注。例如，作为电化学电池系统中的重要类型，燃料电池系统在电动交通工具、便携式电源等领域获得了广泛的应用。
[0003]通常，燃料电池系统包括燃料电池堆、反应气体(例如氢气和氧气)供应装置和电力输出装置等。在使用过程中，通过向燃料电池堆供应反应气体，并使反应气体在催化剂作用下发生电化学反应，从而产生电能。燃料电池堆通常包括顺序叠置在一起的首端端板、首端集流板、多个燃料电池单元、末端集流板和末端端板等，其中每个燃料电池单元一般包括两个极板(双极板或单极板)以及夹在这两个极板之间的膜电极组件。
[0004]燃料电池堆产生的电能通过设置在两端的集流板引出。在现有设计中，两个集流板分别与相邻的燃料电池单元(即，最靠近首端和末端的燃料电池单元)的极板接触。为实现收集电流的良好效果，通常在极板和集流板之间插置有与膜电极组件中的相类似的气体扩散层或碳纸。然而，气体扩散层或碳纸是为了确保膜电极组件中的气体渗透、扩散、导热和机械支撑等性能而经过针对性的设计和调整的，因此对于设置在集流板处的气体扩散层和碳纸来说，气体渗透、扩散、机械支撑等一些性能是不需要的，采用气体扩散层或碳纸并不是合适的方式。另外，为了形成反应气体通道，极板表面通常具有凸部和凹部，因此气体扩散层和碳纸仅与极板的凸部接触，使得极板和集流板之间的电阻较大，从而影响两者之间的导电。
[0005]除上述举例说明的燃料电池系统外，在采用其它气体介质(例如，氨气、煤气、天然气、生物质气等)或固体电解质作为反应物的电化学电池中，也类似地存在着上述问题。
[0006]因此，需要一种改进的集流板组件以及包括该集流板组件的电化学电池堆。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提出一种改进的集流板组件以及包括该集流板组件的电化学电池堆，以解决上述的至少一个技术问题。
[0008]为此，根据本申请的一方面，提供了一种集流板组件，其用于电化学电池堆，其中，所述集流板组件包括：集流板，其被配置成用于收集由所述电化学电池堆产生的电能；极板，其被设置成与所述集流板相对，且在所述极板的与所述集流板相对的表面上设有凸部和凹部；和导电填充物，其被填充在所述集流板和所述极板之间，使得所述导电填充物与所述极板的凹部和凸部接触。
[0009]根据本申请的一实施例，所述导电填充物被形成为膏状、浆状或泡沫状。
[0010]根据本申请的一实施例，所述导电填充物为混合有导电粉末的粘性树脂。
[0011]根据本申请的一实施例，所述导电粉末为石墨粉末、导电金属粉末、石墨烯粉末和碳纳米管中的至少一种。
[0012]根据本申请的一实施例，所述导电填充物被固化或压缩而与所述极板的凸部和凹部的形状相符合。
[0013]根据本申请的一实施例，所述导电填充物覆盖所述极板的与所述集流板相对的表面的全部。
[0014]根据本申请的另一方面，提供了一种电化学电池堆，其中，所示电化学电池堆包括：至少一个电化学电池单元，所述电化学电池单元包括第一极板和第二极板；第一集流板组件，其被设置成接近所述电化学电池堆的首端；和第二集流板组件，其被设置成接近所述电化学电池堆的末端，其中所述第一集流板组件和所述第二集流板组件中的每一个是如上所述的集流板组件；其中，所述至少一个电化学电池单元被设置在所述第一集流板组件和所述第二集流板组件之间，其中所述第一集流板组件中的极板被配置成与所述第一集流板组件相邻的电化学电池单元的第一极板，所述第二集流板组件中的极板被配置成与所述第二集流板组件相邻的电化学电池单元的第二极板。
[0015]根据本申请的一实施例，所述第一极板和所述第二极板中的每一个为单极板或双极板。
[0016]根据本申请的一实施例，所述电化学电池堆还包括第一端板和第二端板，其中所述第一端板被设置成与所述第一集流板组件相邻，所述第二端板被设置成所述第二集流板组件相邻。
[0017]根据本申请的一实施例，所述电化学电池单元为燃料电池单元，所述燃料电池单元包括膜电极组件，所述膜电极组件包括气体扩散层、催化层和质子交换膜。
[0018]通过在极板和集流板之间设置与极板的凹部和凸部两者都接触的导电填充物，不但替代了常规的气体扩散层或碳纸，而且可以显著地减小极板和集流板之间的电阻，从而提高集流板的导电性能。
附图说明
[0019]下面将参照附图对本申请的示例性实施例进行详细描述，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本申请，而不是对本申请范围的限制，在附图中：
[0020]图1是根据本申请的示例性实施例的电化学电池堆的示意性截面图；和
[0021]图2是图1所示的集流板组件的的示意性截面图。
具体实施方式
[0022]下面结合示例详细描述本申请的优选实施例。在本申请的实施例中，以用于燃料电池堆的集流板组件为例对本申请进行描述。但是，本领域技术人员应当理解，这些示例性实施例并不意味着对本申请形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互组合。在不同的附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，且为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本申请的集流板组件和电化学电池堆不可包括其它部件。应当理解，附图中各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目均不作为对本申请的限制。
[0023]下面参照图1和图2来描述本申请的集流板组件以及包括这种集流板组件的电化
学电池堆。图1示意性地示出了根据本申请的示例性实施例的包括集流板组件的电化学电池堆的截面图。如图1所示，本申请的电化学电池堆100包括至少一个电化学电池单元50(在图1中以虚线框示意地示出)，每个电化学电池单元50包括第一极板51和第二极板52。应指出的是，在图1中仅示出了一个完整的电化学电池单元50，但这并不影响对本申请的专利技术构思的理解。在图1中，第一极板51和第二极板52被示为双极板，其各自包括阴极板30和阳极板40。具体而言，叠置在一起的多个电化学电池单元50中相邻的两个电化学电池单元的阴极板30和阳极板40可通过例如焊接而连接在一起，形成为一个部件，即形成第一极板51或第二极板52。虽然在图1中第一极板51和第二极板52被示为双极板，但它们也可以是单极板。另外，也可以仅将靠近电化学电池堆100的首端的电化学电池单元50的第一极板51设为单极板，并将靠近电化学电池堆100的末端的电化学电池单元50的第二极板52设为单极板，而其他的第一极板51和第二极板52均为双极板，且被相邻的电化学电池单元50共用。应指出的是，图1中所示的阴极板30和阳极板40的形状不同，但本申请不限于此，而是允许设置形状相同的阴极板30和阳极板40。双极板和单极板通常由碳质材料(例如，石墨)、金属材料(例如，铝、镍、钛、不锈钢)或复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流板组件(10)，其用于电化学电池堆(100)，其特征在于，所述集流板组件(10)包括：集流板(11)，其被配置成用于收集由所述电化学电池堆(100)产生的电能；极板(13)，其被设置成与所述集流板(11)相对，且在所述极板(13)的与所述集流板(11)相对的表面上设有凸部和凹部；和导电填充物(12)，其被填充在所述集流板(11)和所述极板(13)之间，使得所述导电填充物(12)与所述极板(13)的凹部和凸部接触。2.根据权利要求1所述的集流板组件(10)，其特征在于，所述导电填充物(12)被形成为膏状、浆状或泡沫状。3.根据权利要求2所述的集流板组件(10)，其特征在于，所述导电填充物(12)为混合有导电粉末的粘性树脂。4.根据权利要求3所述的集流板组件(10)，其特征在于，所述导电粉末为石墨粉末、导电金属粉末、石墨烯粉末和碳纳米管中的至少一种。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的集流板组件(10)，其特征在于，所述导电填充物(12)被固化或压缩而与所述极板(13)的凸部和凹部的形状相符合。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的集流板组件(10)，其特征在于，所述导电填充物(12)覆盖所述极板(13)的与所述集流板(11)相对的表面的全部。7.一种电化学电池堆(100)，其特征在于，所述电化学电池堆(100)包括：至少一个电化学电池单元(50...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，窦玉倩，谢旭，胡国庆，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：新型
国别省市：