双面的密封的气体扩散电极的制作方法

背景技术：

1、储能技术在电网中正发挥着越来越重要的作用；在最基本的层面上，这些储能资产提供平滑化(smoothing)以更好地匹配电网的发电和需求。由储能设备执行的服务在多个时间尺度(从毫秒到年)上都对电网有益。如今，存在可以支持从毫秒到小时的时间尺度的储能技术，但需要长时和超长时(总的来说，至少≥8h)的储能系统。

2、金属-空气电池组由于成本低以及大量空气作为储能反应的试剂而成为电化学储能的有吸引力的选择。与金属-空气电池组发展相关的许多挑战均与机械电池结构相关。某些适合小规模储存(例如用于锌-空气助听器电池组)的结构不适合大规模储能例如用于并网应用。

3、本背景部分旨在介绍本领域的可能与本发明的实施方案相关的多个方面。因此，本部分中的前述讨论提供了用于更好地理解本发明的框架，且不应视为对现有技术的承认。

技术实现思路

1、多个实施方案的系统和方法可以提供双面的密封的气体扩散电极(gde)组件。在多个实施方案中，所述双面gde组件可以是用于设备中的gde组件。在多个实施方案中，所述设备可以是原电池组或二次电池组。在多个实施方案中，这些设备可以用于储能。

技术特征：

1.一种电极组件，其包括：

2.权利要求1的电极组件，其中所述第二构件包括在所述电极组件的所述第二侧上的第二电极，所述第二电极包括：平面部分，所述平面部分与所述电极组件的所述底部外围边缘和所述第一侧部外围边缘和第二侧部外围边缘相邻；凸出部分，所述凸出部分从所述平面部分延伸至所述第二电极的凸起部分，所述凸起部分位于所述第二电极的中心区域中且延伸至所述电极组件的顶部外围边缘。

3.权利要求2的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极每一个均包括氧还原反应(orr)电极。

4.权利要求2的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极每一个均包括层状结构气体扩散(gd)电极，所述层状结构气体扩散(gd)电极包括活性层和至少一个衬里层。

5.权利要求4的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极的所述活性层包括亲水表面，所述第一电极和所述第二电极的所述衬里层包括疏水表面。

6.权利要求4的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极每一个均包括具有嵌入的集流体的层状结构气体扩散(gd)电极。

7.权利要求6的电极组件，其中所述集流体与位于所述电极组件的所述内室内的汇流条电接触。

8.权利要求4的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极的所述活性层位于所述电极组件的相应外表面上。

9.权利要求4的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极的所述活性层不延伸至所述电极组件的所述底部外围边缘和所述第一侧部边缘和第二侧部外围边缘。

10.权利要求9的电极组件，其中所述第一电极和所述第二电极的所述活性层不延伸至所述电极组件的所述顶部外围边缘，并且其中每个所述层状结构气体扩散电极包括位于相应活性层的上边缘和所述电极组件的顶部外围边缘之间的电化学惰性材料条。

11.权利要求4的电极组件，还包括位于所述电极组件的所述内室内并接触所述第一电极和所述第二电极的相应衬里层的插入件，所述插入件限定穿过所述第一电极和所述第二电极的相应衬里层的空气流场。

12.权利要求1的电极组件，其中所述第一电极的凸起中心区域包括有纹理的、波状外形的和/或粗糙的三维形状。

13.权利要求1的电极组件，还包括位于所述第一电极的所述平面部分和所述第二构件的表面之间的密封材料。

14.权利要求13的电极组件，其中所述密封材料包括热塑性材料、氟化乙烯丙烯(fep)、聚四氟乙烯(ptfe)、环氧树脂材料或热熔粘合材料的至少一种。

15.权利要求1的电极组件，还包括在所述电极组件的所述底部外围边缘和所述第一侧部外围边缘和第二侧部外围边缘上的密封材料。

16.权利要求15的电极组件，其中所述密封材料包括环氧树脂涂料、环氧树脂渗入、和环氧树脂浸渍密封、夹子、夹钳和环氧树脂衬里的胶带的至少一种。

17.权利要求1的电极组件，其中所述电极组件的所述第二侧包括平面表面。

18.权利要求17的电极组件，其中所述第二构件包括由电化学惰性材料构成的支撑基底。

19.一种电池组，其包括：

20.一种制造电极组件的方法，其包括：

21.权利要求20的方法，其中所述层状结构气体扩散电极包括第一层状结构气体扩散电极，所述第二构件包括第二层状结构气体扩散电极。

22.权利要求21的方法，还包括：

23.权利要求22的方法，其中所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极同时形成并结合在一起。

24.权利要求22的方法，其中通过将所述第一层堆叠和所述第二层堆叠提供于模具装置内并在所述模具装置内热压所述第一层堆叠和所述第二层堆叠，形成所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极并将所述所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极结合在一起，以提供包括与所述第二层状结构气体扩散电极结合的所述第一层状结构气体扩散电极的电极组件。

25.权利要求22的方法，其中将所述第一层状结构气体扩散电极与所述第二层状结构气体扩散电极结合包括：

26.权利要求21的方法，其中，所述第一层状结构气体扩散电极和所述第二层状结构气体扩散电极形成在组装的连续的片材上并沿所述电极的至少第一侧部侧和第二侧部侧密封在一起。

27.一种制造电极组件的方法，其包括：

28.权利要求27的方法，其中在负压环境下将所述第一层状结构气体扩散电极和所述第二层状结构气体扩散电极抵靠所述侧壁进行密封，以促进密封材料渗透到所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极的孔中。

29.一种制造大面积层状结构气体扩散电极的方法，其包括：

30.一种制造电极组件的方法，其包括：

31.权利要求30的方法，其中所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极同时形成并结合在一起，所述方法还包括：

32.权利要求30的方法，还包括：

33.一种电极组件，其包括：

34.权利要求33的电极组件，其中使用第一密封材料且在不进行热处理的情况下将所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极密封至所述支撑框架的相应第一面和相对面。

35.权利要求34的电极组件，其中所述支撑框架的一个或多个支撑壁包含丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)，并且其中所述第一密封材料包含abs胶合剂。

36.权利要求34的电极组件，其中所述一个或多个侧壁包括配置为形成矩形的至少三边的三个h通道结构。

37.权利要求36的电极组件，其中所述矩形包括开放区域，所述开放区域配置为接收限定所述第一层状结构气体扩散电极和所述第二层状结构气体扩散电极的一个或多个的至少一个流场的插入件。

38.权利要求36的电极组件，其中所述h通道结构配置为接收第二密封材料。

39.权利要求38的电极组件，其中所述第二密封材料包含环氧树脂。

40.权利要求33的电极组件，其中所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极的每一个均包括至少一个活性层、至少一个衬里层、嵌入的集流体。

41.权利要求33的电极组件，其中使用第一密封材料且在进行热处理的情况下将所述第一层状结构气体扩散电极和第二层状结构气体扩散电极密封至所述支撑框架的相应第一面和相对面。

42.一种电池组，其包括：

43.一种电化学系统，其包括至少一个通过权利要求20至32中任一项或多项的方法制造的电极组件和/或至少一个根据权利要求1至18和/或33至41中的任一项或多项的电极组件。

44.权利要求43的电化学系统，其中所述电化学系统是长时储能系统。

45.一种大容量储能系统，其包括：

46.权利要求44的大容量储能系统，其中所述大容量储能系统是长时储能(lodes)系统。

技术总结多个实施方案的系统和方法可以提供双面的密封的气体扩散电极(GDE)组件。在一些实施方案中，双面的密封的气体扩散电极(GDE)组件包括在所述组件的两个相对侧上的活性电极层。多个实施方案可以为GDE组件提供结构和/或密封方法。在多个实施方案中，所述GDE组件可以用于设备中。在多个实施方案中，所述设备可以是原电池组或二次电池组。在多个实施方案中，这些设备可以用于储能。例如，多个实施方案的双面的密封的GDE组件可以形成电池组(例如金属‑空气电池组)的阴极电极(有时称为空气电极)。技术研发人员：M·M·帕特里克,G·多纳希,E·S·特拉伊尼,W·H·伍德福德,C·T·雷诺兹,V·S·塔拉索夫,N·麦吉本,C·E·伍德,K·杨受保护的技术使用者：福恩能源公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14