PAGEPAGE11PAGEPAGE10T/CSHB河 北 省 版 權 協 會 團 體 標 準T/CSHB0018—2024全釩液流電池碳塑復合雙極板技術規范Technicalspecificationforcarbon-plasticcompositebipolarplateofvanadiumflowbattery2024-9-10發布

2024-9-10實施河北省版權協會 發布目 次前 言 2范圍 4規范性引用文件 4術語和定義 5通用要求 6試驗條件 6結構尺寸 6電性能 7機械性能 7耐久性 7試驗方法 8試驗儀器和精度 8試驗方法 8檢驗規則 27檢驗分類 27型式檢驗程序 287.包裝、標識 297.1包裝 297.2標識 29前 言本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。本文件由唐山金灣特碳石墨有限公司提出。本文件由河北省版權協會歸口。（河北（天津）有限公司、華科企元（北京）標準化技術發展有限公司、華北理工大學。全釩液流電池碳塑復合雙極板技術規范范圍規范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T191-2008 包裝儲運圖示標志GB/T601-2016 化學試劑標準滴定溶液的制備GB/T7962.20-2010 無色光學玻璃測試方法 第20部分：密度GB/T8719-2022 碳素材料及制品的包裝、標準、儲存、運輸和質量說明書的一般規定GB/T20042.6-2024 質子交換膜燃料電池 第6部分：雙極板特性測試方法GB/T29840-2013 全釩液流電池 術語GB/T33339-2016 全釩液流電池系統 測試方法NB/T11203-2023 全釩液流電池用碳塑復合雙極板技術條件NB/T42007-2013 全釩液流電池用雙極板 測試方法NB/T42040-2014 全釩液流電池通用技術條件NB/T42080-2023 全釩液流電池用離子傳導膜 通用技術條件和測試方法NB/T42082-2016 全釩液流電池電極 電極測試方法DB51/T2191-2016 全釩液流電池通用檢測方法Q/DHQ/DH001-2019 全釩液流電池雙極板術語和定義GB/T29840-2013界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1全釩液流電池 vanadiumflowbattery（VFB）3.2碳塑復合雙極板 carbon-plasticcompositebipolarplate以碳質和塑料（高分子聚合物或高分子聚合物衍生物）為原料制備的用于全釩液流電池的雙極板。3.3垂直電阻率 through-planeresistivity雙極板材料在垂直板面方向的電阻率值，單位為mΩ·cm。3.4腐蝕電流密度 corrosioncurrentdensity在規定條件下，電池單位面積的雙極板在腐蝕電位下由于電化學作用引起破壞產生的電流值，單位為μA/cm2。注：腐蝕電流密度值大小反映了雙極板腐蝕速率的快慢，是表征雙極板材料在腐蝕電位下耐腐蝕性能的參數。3.5接觸電阻 interfacecontactresistanceΩ·cm。注：以雙極板材料與電極材料（通常為碳氈）間接觸的電阻作為表征。3.6抗壓強度 compressivestrength在規定條件下，材料單位面積上能承受極限載荷的實測值，單位為MPa。3.7拉伸強度 tensilestrength在規定條件下，材料在拉伸過程中斷裂前所承受的最大拉伸應力，單位為MPa。3.8平面電阻率 in-planeresistivity雙極板材料在平行板面方向的電阻率值，單位為mΩ·cm。3.9透氣率 gaspermeabilitycm/(cm·s)。3.10彎曲強度 bendingstrength在規定條件下，材料在彎曲過程中所能承受的最大彎曲應力，單位為MPa。通用要求試驗條件本標準試驗環境條件如下：——溫度：25℃±5℃；——壓力：86kPa～106kPa；——空氣濕度：10%～96%。對環境條件有特殊要求的測試，試驗環境條件由供需雙方協商確定。結構尺寸厚度均勻性要求厚度尺寸偏差應符合以下規定：平均厚度為?，單位mm；厚度最大值與最小值的差值為??，單位mm

——?≤0.4mm時，??≤6%?；——0.4mm＜?≤1.0mm時，??≤5%?；——?＞1.0mm時，厚度最大值與最小值的差值≤4%?5.2.1.1。翹曲度測試雙極板翹曲度應≤0.5%。試驗方法見5.2.1.2。密度測試1.2～1.0/cm5.213。尺寸偏差1mm電性能平面電阻率應≤150mΩ·cm，垂直雙極板面板方向表面電阻應≤100mΩ·cm0.5MPa～0.6Pa0.1Ω·cm5..。機械性能彎曲強度要求彎曲強度應≥20MPa5.2.3.1。拉伸強度要求拉伸強度應≥10MPa5.2.3.2。抗壓強度要求抗壓強度應≥20MPa5.2.3.3。耐久性腐蝕電流密度要求16μAcm5.24.。釩離子擴散系數要求5×15cms5..4.。注：每平方厘米有效測試面積下循環測試一年后，高濃度側釩離子濃度降低不超過1%進行換算。透氣性要求2106cm/(cm·s)5..4.。耐腐蝕性要求質量變化表征的耐腐蝕性系數應≤±0.5%。厚度變化率及長度、寬度方向下的線性溶脹率應≤±0.5%。試驗方法見5.2.4.4。試驗方法試驗儀器和精度本文件所涉及的試驗儀器及其精度要求見表1。表1 試驗儀器和精度試驗儀器儀器精度試驗項目測厚儀1μm厚度均勻性、厚度變化率四探針低電阻測量儀0.01mΩ體電阻率電阻測試儀0.01mΩ面電阻、接觸電阻萬能試驗機≥0.5級彎曲強度、拉伸強度萬能試驗機≥1級抗壓強度恒溫槽控溫精度≤0.5℃釩離子擴散系數紫外可見分光光度計光度準確度≤0.5%T游標卡尺0.02mm線性溶脹性電子天平0.1mg耐腐蝕性鋼板尺1mm尺寸偏差氣相色譜儀0.1ppm透氣率試驗方法結構尺寸測試厚度均勻性測試NB/T42007-20135.1試驗中使用的儀器及精度要求如下：1μm，用于測試雙極板樣品的厚度。0.02mm，用于測試雙極板樣品的長度和寬度。b）樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：按測試要求截取一定尺寸的矩形材料作為樣品。110cm×10cm。c）測試步驟按照以下步驟對樣品的厚度均勻性進行測試：1）將樣品平放在測厚儀的測試平臺上。每次測試前應校準測厚儀的零點，且在每組樣品測試后應重新檢查其零點。將測厚儀的測量頭緩慢放下，直至測量頭接觸被測材料表面，操作過程中應避免樣品變形和破損。15mm5厚度均勻性用厚度最大值與最小值之差、雙極板的平均厚度、厚度標準偏差及離散系數表示。圖1厚度測試位置d）數據處理1）雙極板最大值與最小值之差按公式（1）計算：??=??????……………（1）式中：?? ——雙極板厚度的最大值與最小值之差，mm；????——雙極板的厚度最大值，mm；????——雙極板的厚度最小值，mm。2）雙極板平均厚度按公式（2）計算：???= ?1

?…………………（2）式中：ˉmm；?m；?——測量數據點數。雙極板厚度標準偏差按公式（3）計算：Σ??12??????1?= ………………Σ??12??????1式中：?——雙極板的厚度標準偏差，mm；?m；ˉmm；?——測量數據點數。雙極板厚度離散系數按公式（4）計算：??=??×0%………………（4）式中：??——離散系數，反映單位均值上的離散程度，％；?——雙極板的厚度標準偏差，mm；ˉmm。取5個樣品為一組，計算出雙極板厚度離散系數的算術平均值作為試驗結果。翹曲度測試NB/T42007-20135.2試驗中使用的儀器及精度要求如下：1）0.02mm。2）1mmb）樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：1）樣品為整個雙極板部件。2）表面應光潔、無劃痕和破損。c）測試步驟按照以下步驟對樣品的翹曲度進行測試：將樣品凹面朝上放置在水平臺面上，確保無任何外力作用在樣品上。1mm。0.02mm。5數據處理雙極板翹曲度按公式（5）

Σ? ??式中：

ε= =1

?×100%………（5）?——雙極板的翹曲度，％；??——樣品對角線最大弦高，mm；?mm。?——測量樣品數量。密度測試按Q/DHQ/DH001-2019 全釩液流電池雙極板的規定進行試驗：a）測試儀器試驗中使用的儀器及精度要求如下：1）0.1mg；0.5℃；0.2mm，用于吊掛試樣。b）樣品準備試驗樣品應按以下要求制備：樣品形狀為正方形（5c×5cm），面積為25cm決定。5（3），應無褶皺、劃痕和破損。對于不同批次的雙極板材料，應分別抽樣；單一材料隨機抽樣，不同材料分別抽樣。將樣品用無水乙醇清洗，晾干，放入干燥器內待用。除去鎳鉻絲和鉑絲上的油脂，待用。c）測試步驟按照以下步驟對樣品的密度進行測試：在溫度為25℃1m。25℃2m。參照GT792.219873圖2雙極板密度測試裝置示意圖d）數據處理樣品在25℃時的密度按公式（6）計算：ρ=?1? 1?2 （6）式中：25mg；25mg；25℃時的平均密度按公式（7）計算：Σ???式中：

ˉ=

?…………………（7）ˉ25cm；?25cm；?——測量樣品數量。電性能測試平面電阻率NB/T42007-20135.4試驗用儀器及精度要求如下：用四探針低電阻測量儀測量電阻值，測量電極為鍍金的銅電極。四探針低阻測量儀的體電0.01mΩ·cm。0.01mΩ。b）樣品準備試驗樣品應按以下要求制備：按測試要求截取一定尺寸的矩形材料作為樣品。樣品為標準的矩形材料（5cm×5cm），厚度＜4mm，樣品的邊緣不應超過夾具邊緣。c）測試步驟按照以下步驟對樣品的平面電阻率進行測試：1）每次測量前應校準測試儀的零點。測量時應避免樣品變形、樣品表面灰塵等因素的影響。55雙極板平面電阻率按公式（8）Σ?ˉˉ= ?1

?…………………（8）式中：ˉˉmΩ·cm；?mΩ·cm。?——測量樣品數量。垂直電阻率GB/T20042.6-20247試驗用儀器及精度要求如下：用四探針低電阻測量儀測量電阻值，測量電極為鍍金的銅電極。四探針低阻測量儀的體電0.01mΩ·cm。0.01mΩ。b）樣品準備試驗樣品應按以下要求制備：按測試要求截取一定尺寸的矩形材料作為樣品。樣品為標準的矩形材料（5cm×5cm），厚度＜4mm，樣品的邊緣不應超過夾具邊緣。c）測試步驟按照以下步驟對樣品的垂直電阻率和垂直電阻性進行測試：用低電阻測試儀測試電阻值，測試電極為鍍金的銅電極。鍍金銅電極與導線之間的連接方330.05MPa記錄一次電阻值，當電阻測試值與前一次電阻測試值的變化率≤5Rm。0.05MPa～1.0MPa。d）數據處理雙極板垂直電阻率按公式（9）計算?=??2?×??……………（9）式中：??——樣品垂直電阻率，mΩ·cm；??——樣品本體電阻、兩個銅電極本體電阻及樣品與銅電極間的接觸電阻的總和，mΩ；??——銅電極本體電阻及樣品與銅電極間的接觸電阻總和，mΩ；c。cm。垂直電阻率的算數平均值按公式（10）計算Σ???式中：

?=

?………………（10）?mΩ·c；?mΩ·c。?——測量樣品數量。雙極板垂直電阻按公式（11）計算???=?????………………（11）???——雙極板樣品的垂直電阻，單位mΩ；??——樣品本體電阻、兩個銅電極電阻及樣品與銅電極接觸電阻總和，mΩ；??——銅電極本體電阻及樣品與銅電極間的接觸電阻總和，mΩ垂直電阻的算數平均值按公式（12）計算??式中：

ˉ=

?………………（12）ˉmΩ；?mΩ。?——測量樣品數量。接觸電阻GB/T20042.6-20247試驗用儀器及精度要求如下：用四探針低電阻測量儀測量電阻值，測量電極為鍍金的銅電極。四探針低阻測量儀的體0.01mΩ·cm。0.01mΩ。b）樣品準備試驗樣品應按以下要求制備：按測試要求截取一定尺寸的矩形材料作為樣品。樣品為標準的矩形材料（5cm×5cm），厚度＜4mm，樣品的邊緣不應超過夾具邊緣。表面應光潔、無劃痕和破損。c）測試步驟按照以下步驟對樣品的接觸進行測試：用低電阻測試儀測試電阻值，測試電極為鍍金的銅電極。鍍金銅電極與導線之間的連接方式由測試雙方協商決定，將低電阻測試儀對結果的影響將至最低。使用測厚儀測量樣335cm×5cm的碳氈作為支撐物以改善接觸狀況。0.05MPaR1。每次測試使用相同規格的新碳氈，試驗報告應注明廠家及型號。0.05MPa～1.0MPa。按照～3。圖3接觸電阻測試裝置示意圖注：樣品放置在兩塊鍍金銅電極之間，兩側的炭氈為支撐物。在銅電極兩側施加一定的壓力，通過記錄不同壓強下的電流和電壓值，得到不同施加壓強下的電阻值。d）數據處理取2個有效樣品為一組，銅電極本體電阻及樣品與銅電極間的接觸電阻總和RC可按公式（13）計算式中：

?=?1?22

2

……………（13）R?——銅電極本體電阻及樣品與銅電極間的接觸電阻總和，11mΩ；22mΩ；12

1cm；2cm。雙極板接觸電阻按公式（14）計算?=?1??2????×?2…………（14）式中：Ωcm；?1極本體電阻及兩個炭氈與銅電極間的接觸電阻的總和，Ω；?2——兩個銅電極本體電阻、兩個炭氈本體電阻及炭氈與銅電極間的接觸電阻的總和，Ω；???——雙極板材料本體電阻，Ω。c2雙極板平均接觸電阻按公式（15）計算：??式中：

ˉ=

?……(15)ˉΩ·cm；?Ωcm2；?——測試樣品數量。機械強度測試彎曲強度按NB/T42007-2013中5.6的規定進行試驗。測試儀器試驗中使用的儀器及精度要求如下：0.50.02mm，用于測試樣品的寬度和厚度。b）樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：100mm×10mm的矩形材料作為測試試樣，或按照測試要求確定尺寸。1/2～2/3。樣品表面應光潔、無劃痕和破損。c）測試步驟按照以下步驟測試樣品的彎曲強度：0.02mm。GB/T13465.2-20141mm/min～3mm/min斷裂負荷值。5雙極板彎曲強度按公式（16）計算：σ=3?×? 2?×?2 （16）式中：?——彎曲強度，MPa；?——斷裂負荷值，N；?——支座跨距，mm；?——試樣的寬度，mm；?——試樣的厚度，mm。雙極板平均彎曲強度按公式（17）計算：Σ???式中：

ˉ=

?…………（17）ˉMP；??MP；?——測量樣品數量。拉伸強度NB/T42007-20135.7試驗中使用的儀器及精度要求如下：0.50.02mm，用于測試樣品的寬度和厚度。b）樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：70mm×10mm的矩形材料作為測試試樣，或按照測試要求確定樣品尺寸。50mm。表面應光潔、無劃痕和破損。c）測試步驟按照以下步驟測試樣品的拉伸強度：0.02mm。將試樣夾入試驗機的夾具上，先裝入試驗機上端，自然下垂，再夾入試驗機下端。夾緊夾具，以防止試樣在拉伸過程中滑脫或斷裂在夾具內。3mm/min～7mm/min的速度拉伸，記錄試樣斷裂時的負荷值。試樣斷裂在標距之外的部位時，此試驗無效，應另取試樣重做。5雙極板拉伸強度按公式（18）計算：??=??×?………（18）式中：??——拉伸強度，MPa；?——斷裂負荷，N；?——試樣的寬度，mm；?——試樣的厚度，mm。雙極板平均拉伸強度按公式（19）計算：Σ????式中：

?=

?……（19）?MP；???MP；?——測量樣品數量。抗壓強度NB/T42007-20135.8試驗中使用的儀器及精度要求如下：10.02mm，用于測試樣品的寬度和厚度。b）樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：10mm×10mm的矩形材料作為測試試樣，或按照測試要求確定樣品尺寸。表面應光潔、無劃痕和破損。c）測試步驟按照以下步驟測試樣品的抗壓強度：33用測得的長度和寬度，計算受壓面積。以指定的受壓面，將試樣放在試驗機工作面中心處，試樣周圍有一個保護套，防止試樣破裂時碎片飛出。1.0kN～1.5kN試樣破壞，讀取試樣破壞載荷值；5注：試驗機壓頭位移值應小于樣品厚度。d）數據處理雙極板抗壓強度按公式（20）計算：??=?? （20）式中：??——抗壓強度，MPa；?——載荷極限值，N；mm。雙極板平均抗壓強度按公式（21）計算：Σ????式中：

?=

? （21）?MP；???MPa；?——測量樣品數量。耐久性腐蝕電流密度1hNB/T42007-20135.3a）測試儀器試驗中使用的儀器如下：1）恒電位儀。2）電化學測試池。采用五口燒瓶，主要用于盛放電解質溶液，主要材料為玻璃或塑料等耐腐蝕性材料。五口燒瓶的中間一個瓶口用于放置工作電極，其他四個瓶口分別用于放置連接參比電極的鹽橋、對電極、通氣管及置換溶液。樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：按測試要求截取一定尺寸的矩形材料作為樣品。表面應光潔、無劃痕和破損。30min。將電極與樣品表面連接，除有效測試面積為100m2的測試表面外，其余表面予以絕緣密封。測試步驟按照以下步驟測試樣品的腐蝕電流密度：/1.5moLVOO4和3o/LHO42mV/s，電位掃描范圍為-0.2V～+1.2V。（Tafel）數據處理雙極板腐蝕電流密度按公式（22）計算：?????=??…………（22）式中：corri Acm；corr?——腐蝕電流，μA；c2。釩離子擴散系數NB/T42080-20235.10試驗中使用的儀器及精度要求如下：0.5℃；pH0.01pH復合電極；磁力攪拌器；0.5%T；傳導池：由兩個完全相同的半槽組合成一個整體，由耐腐蝕性材料加工而成b）化學試劑試劑應滿足以下要求：pH4.00pH6.861.5o/LVOSO、3moLHO425°C10μS/cm；c）測試步驟對預處理后的膜進行吸光度測試，再按照以下步驟進行測試：把樣品放在兩個恒溫的傳導池中間，用螺栓壓緊傳導池。傳導池滲透側腔室中倒入去離子水將攪拌子放入傳導池兩側腔室中，并接通磁力攪拌器電源。pHpH計的顯示值并立即開始計時，1minpH3031pH計從傳導池中移開。3mL30min36個數據點。拆卸實驗裝置，將膜取出，測試膜樣品的平均厚度。3HVO根據測得的pH值計算HK，單位mo(L·mn)VOVOKmo(L·mn)。HVO（23計算膜對H和Vα=??+×?0??2+ ???2+×?0?+ （23）式中：α H和V?+Hmo(L·n)；??? 2+VOmo(Lmn?????2+H濃度，o/????+VO樣品的平均離子選擇性系數按公式（24）計算：Σ??式中：

ˉ=

? （24）ˉ；?%；?——測量樣品數量。氣體透過率NB/T42007-20135.5試驗中使用的儀器如下：1）氣相色譜儀。2）滲透池。b）樣品制備試驗樣品應按以下要求制備：6cm。樣品表面應光潔、無褶皺和破損。c）測試步驟按照下列步驟對樣品的透氣率進行測試：將樣品夾在兩塊均具有氣體進口和出口的不銹鋼夾具之間，使兩側形成氣室，作為試驗滲透池。40.1MPa的氫氣，另一側通入相同條件的氦氣，使氣室兩側的壓力保持平衡。壓力平衡通過兩側的精密壓力表來控制。0.1MPa2體的濃度，并記錄色譜圖。圖4雙極板透氣率試驗裝置示意圖1—氦氣；2—滲透池；3—氣相色譜；4—尾氣；5—氫氣d）數據處理雙極板透氣率按公式（25）計算：?=??…………（25）式中：?cm(cm·s；?cms；c2。耐腐蝕性試驗3mol/L30NB/T42080-20231.5mol/LVO2++3mol/L407a）測試儀器試驗中使用的儀器及精度要求如下：0.1mg。0.02mm。0.5mL。1mLb）樣品準備試驗應按以下要求制備：按測試要求截取一定尺寸的矩形材料作為樣品。20mm×30mm。c）試劑測量試劑包括：1）3mol/L硫酸水溶液2）1.5mol/LVO2++3mol/L的硫酸溶液溶液配制按GB/T601-2016中4.3給出的有關細則操作。測試步驟按照以下步驟對樣品通過3mol/L硫酸水溶液進行耐腐蝕性測試：將截取好的樣品放到分析天平上，測質量和尺寸，做好試驗記錄。測量好質量和尺寸后分別放入試劑瓶中。20mL試劑瓶貼好標簽后（姓名、樣品名稱、質量、尺寸和浸泡日期）60-65℃烘箱中。烘干后測其質量和尺寸，計算浸泡前后質量和尺寸變化。7）1.5mol/LVO2++3mol/L的硫酸溶液的耐腐蝕性測試重復步驟1~6，溫度變為