随着波动性电源在能源结构中占比持续攀升，电力系统对长时调节型储能的需求日益迫切。在众多储能技术

中，液流电池凭借其本质安全性、功率-能量解耦特性及超长寿命，成为支撑新型电力系统的核心选项之一。其核

心组件——电堆的性能直接决定系统效率，而双极板作为电堆的关键传导与支撑结构，需同时满足四大功能：

　　1.导电互联：串联相邻单电池并导通电流

　　2.流体阻隔：防止正负极电解液互混

　　3.机械支撑：维持电堆结构稳定性

　　4.流道载体：优化电解液分布与传质效率

　　当前主流研究方向聚焦四类材料体系：

　　一、石墨基双极板：导电优势与脆性困境

　　技术特点

　　–导电性＞100S/cm，化学稳定性优异

　　–可通过机械雕刻形成精密流道

　　–密度低（约1.8g/cm³）降低系统重量

　　核心挑战

　　1.加工破损率＞15%（脆性断裂）

　　2.孔隙率＞5%导致电解液渗漏

　　3.运行中碳腐蚀引发电压效率年衰减＞2%

　　4.酸性环境颗粒解离致流道堵塞

　　突破方向：纳米碳化硅增韧、树脂浸渍封孔

　　二、金属基双极板：工艺优势与腐蚀瓶颈

　　技术优势

　　–冲压成型实现0.5-1mm超薄极板

　　–机械强度＞200MPa

　　–导热系数＞15W/(m·K)

　　致命缺陷

　　1.强酸环境腐蚀速率达0.1mm/年

　　2.金属离子污染致容量衰减＞30%

　　3.镀层（如Ag/CrN）循环后剥落

　　创新方案：梯度复合镀层（金属/碳基）、耐蚀合金开发

　　三、复合双极板：性能平衡的技术博弈

　　材料体系构成

　　–导电相：片状石墨（80%）、碳纳米管（3-5%）、炭黑

　　–基体相：PVDF/聚苯硫醚等工程塑料

　　性能平衡难题

　　–导电填料＞80%→导电性↑但韧性↓40%

　　–树脂＞20%→弯曲强度＞50MPa但导电性↓30%

　　–纳米填料分散工艺复杂（需偶联剂处理）

　　典型案例

　　1.石墨+纳米炭黑体系：导电率＞110S/cm，耐腐蚀性提升3倍

　　2.碳纤维/PVDF骨架：面电阻降低40%，电解液渗透率＜0.1mL/h

　　四、一体化电极-双极板：接触电阻的终极解法

　　技术原理

　　通过导电粘结层（碳粉/树脂复合物）将电极与极板热压键合，消除传统机械接触界面。

　　核心优势

　　–接触电阻降至200mΩ·cm²（降幅＞60%）

　　–能量效率提升至84%以上

　　–彻底阻断电解液界面渗透

　　产业化障碍

　　–热压工艺成本增加30%

　　–电极/极板热膨胀系数差异＞5×10⁻⁶/K

　　–维修时不可拆分

　　五、超声波喷涂技术：精密制造新路径

　　该技术利用高频振动（20-100kHz）将浆料雾化为5-50μm液滴，通过载气定向喷射至基材。在双极

板制造中展现三大突破：

　　技术优势

　　1.涂层均匀性：厚度波动±3%（传统喷涂±15%）

　　2.材料利用率：＞95%（传统工艺60-70%）

　　3.三维适应性：曲面极板覆盖完整度＞99%

　　具体应用

　　–金属板防护：沉积5-20μm纳米碳化硅防腐层

　　–复合材料制造：实现导电填料梯度分布（表层导电率提升50%）

　　–一体化界面：构建20μm级精准粘结层

　　技术路线与产业突围

　　材料成熟度对比

　　–石墨基：工业化程度较高，需解决脆性问题

　　–金属基：实验室阶段，腐蚀防护是关键

　　–聚合物复合：示范应用阶段，导电率待提升

　　–一体化设计：小试阶段，成本制约产业化

　　三大攻关方向

　　1.材料设计：建立导电/强度/耐蚀多目标优化模型

　　2.制造革新：开发卷对卷式超声喷涂-热压连续产线

　　3.寿命预测：构建极板全周期性能衰减算法

　　超声波精密喷涂制造与新型碳材料的结合，正推动双极板技术跨越从“实验室优化”到“产线智造”的

临界点。这场材料与工艺的协同进化，将决定长时储能系统能否突破成本枷锁，成为新型电力系统的核心调节枢纽。