Plaque bipolaire composite en fibre de carbone pour batterie Vanadium Redox Flow (VRFB)

Service de qualité de marque

Résistance ultime à la corrosion, adaptée aux conditions de travail difficiles de l'acide fort VRFB et à une forte oxydation

L'électrolyte VRFB est un système d'acide sulfurique 2-5 M, contenant des ions vanadium hautement-valents (VO₂⁺), ​​qui possède des propriétés oxydantes et corrosives extrêmement fortes. La plaque bipolaire composite en fibre de carbone est basée sur une résine PP/PVDF résistante à la corrosion, combinée à des fibres de carbone chimiquement inertes et des charges de graphite, formant une structure chimique stable. Il ne se corrode pas et ne se dissout pas sur une longue période d'utilisation, et aucun ion métallique ou impureté n'est libéré, évitant fondamentalement la contamination des électrolytes, le trouble de la valence des ions vanadium, etc., garantissant une durée de vie de 15 à 20 ans de la batterie et répondant pleinement aux exigences de service à long terme des projets de stockage d'énergie.

Propriétés mécaniques fortes, résolvant les problèmes fondamentaux des plaques de graphite traditionnelles

Les plaques bipolaires en graphite pur ont une grande fragilité et une faible résistance à la flexion (<30MPa), and are prone to damage during assembly (damage rate 15%-20%), which seriously affects the yield of the stack. Carbon fiber as the reinforcing phase can significantly improve the mechanical properties of the composite bipolar plate: the tensile strength is increased to 35-50MPa, the bending strength reaches 40-60MPa, and the toughness is significantly enhanced, with resistance to compression, bending, and cracking. During assembly, it can closely fit and seal the gasket, withstand the high assembly pressure of the stack without deformation, effectively reducing assembly losses, and simultaneously improving the structural stability of the stack, reducing the risk of sealing failure during long-term operation.

Conductivité efficace, réduisant la perte d'énergie de la batterie

La fibre de carbone et le graphite forment un réseau conducteur continu et dense, permettant à la conductivité volumique de la plaque bipolaire composite d'atteindre 50-100 S/cm, avec une résistance de contact aussi faible que 10-30 mΩ・cm² ​​(dans des conditions de pression). Cette caractéristique peut réduire considérablement les pertes de polarisation ohmique et de polarisation de contact du VRFB, améliorant ainsi l'efficacité de tension et l'efficacité énergétique de la batterie (l'efficacité énergétique est de 3 à 5 % supérieure à celle des plaques composites ordinaires). Dans le même temps, le réseau conducteur uniforme assure une transmission fluide du courant au sein de la plaque bipolaire, évitant ainsi l'accumulation de chaleur locale et garantissant en outre la stabilité du fonctionnement de la batterie.

Excellentes performances d'étanchéité et légèreté, adaptés au déploiement de stockage d'énergie à grande échelle-

Étanchéité : la matrice de résine remplit les pores entre les fibres de graphite et de carbone, réduisant la porosité de la plaque bipolaire composite à moins de 5 %, avec une excellente étanchéité à l'air, empêchant complètement les fuites d'électrolyte et les liquides croisés, évitant ainsi la diminution de l'efficacité du courant causée par la connexion croisée de l'électrolyte ; la planéité de la plaque est élevée (tolérance ±0,01 mm) et sa compatibilité avec le joint est bonne, renforçant encore les performances d'étanchéité de la pile.

Problème courant

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  I. Parcours global du processus
  Sélection et rapport des matières premières → Mélange et mélange à haute-vitesse → Distribution et pré-pose des matériaux moulés → Moulage à haute-température et haute-pression pour un formage intégré en une-étape → Rétention de pression et refroidissement pour la mise en forme → Démoulage et découpe → Post-traitement de surface → Inspection et stockage de précision
  II. Description détaillée du processus de chaque étape
  1. Sélection des matières premières et rapport de formule
  Utilisez du graphite en flocons de haute-pureté + une fibre de carbone de haute-coupe courte-de haute qualité + une résine PVDF/PP résistante à la corrosion-comme matières premières principales, combinées à une petite quantité d'agents de couplage et d'additifs dispersants.
  La charge totale de carbone représente 60 % à 90 %, dont la fibre de carbone représente 5 % à 15 %, jouant un rôle dans le durcissement, le renforcement et la construction d'un réseau conducteur ;
  La résine sert de base de liaison, résistante aux acides forts et à l'oxydation par les ions vanadium, adaptée aux conditions de travail à long-terme de l'électrolyte d'acide sulfurique VRFB ;
  Un rapport précis garantit l'équilibre de quatre indicateurs de performance : conductivité, résistance mécanique, résistance à la corrosion et étanchéité à l'air.
  2. Mélange à grande vitesse-+ moulage scellé
  Tout d'abord, une agitation mécanique à grande vitesse-de la poudre de graphite et de la poudre de fibre de carbone est effectuée pour disperser les amas de fibres et obtenir une dispersion uniforme ;
  Ensuite, la poudre est ajoutée à l'extrudeuse à double vis-, contrôlée entre 170 et 210 degrés pour faire fondre la résine, permettant ainsi à la résine de pénétrer complètement, d'encapsuler le graphite et la fibre de carbone et de former un mélange composite homogène.
  Fonction du procédé : Construire un chemin conducteur continu, en évitant une résistance locale élevée, tout en garantissant que la fibre de carbone ne se brise pas ou ne s'agglomère pas.
  3. Concassage et granulation + répartition uniforme des moisissures
  Le matériau granulaire après mélange est refroidi et broyé en particules uniformes ;
  Le matériau est disposé quantitativement dans le moule en acier dédié en fonction de l'épaisseur de la plaque, et aplati manuellement ou automatiquement pour garantir une épaisseur de couche uniforme et éviter une épaisseur inégale et une répartition du courant après le moulage.
  4. Processus principal : moulage à haute-température et haute-pression pour un formage intégré en une-étape
  Il s'agit de la méthode de moulage la plus courante et la plus mature pour les plaques bipolaires composites VRFB.
  Température de moulage : 180 à 220 degrés
  Pression de moulage : 8 à 15 MPa
  Temps d'isolation et de maintien en pression : 15 à 30 minutes
  Le moule est prétraité-avec des canaux d'écoulement d'électrolyte de type serpent-en forme de serpent/parallèle/croisé-à doigts, et les canaux d'écoulement, les rainures de guidage et les bords d'étanchéité sont directement pressés pendant le processus de moulage, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un fraisage approfondi ultérieur.