電堆是液流電池系統(tǒng)的“心臟”，通常是由集流板、雙極板、電極和隔膜等部件構(gòu)成。其中雙極板的成本占比較高，降低雙極板的成本是液流電池降本的必要路徑。

雙極板作為一個(gè)多功能組件，它以串聯(lián)/并聯(lián)的方式連接多個(gè)單電池，提供從kW到多MW的容量，防止電極之間的直接接觸，促進(jìn)充放電過程中的充電/收集，為電堆提供結(jié)構(gòu)支持。

要實(shí)現(xiàn)上述功能，液流電池的雙極板材料必須具備以下性能：

1）具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，聯(lián)結(jié)單電池的歐姆電阻小且便于集流，同時(shí)為提高液流電池的電壓效率，減小電池的歐姆內(nèi)阻，還要求雙極板與電極之間有較小的接觸（界面）電阻。

2）具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，既能很好地支撐電極材料，又不至于在密封電池的壓緊力作用下發(fā)生脆裂或破碎。

3）具有良好的致密性，不發(fā)生電解液的滲透和漏液及相鄰單電池之間的正負(fù)極電解液相互滲透。

4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性及耐酸性和耐腐蝕性。

目前，根據(jù)組成材料分類，雙極板可以分為金屬、石墨、復(fù)合材料雙極板，各類型都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，且技術(shù)成熟度各不相同。

▌金屬雙極板

金屬雙極板具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，良好的機(jī)械穩(wěn)定性和易切削性，即它們可以通過適當(dāng)?shù)牧鞯罌_壓到所需的形狀。

然而，金屬雙極板在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性體系中會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致其開發(fā)和應(yīng)用難度較大，需要突破性的技術(shù)對(duì)其改造，否則難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

▌石墨雙極板

通常情況下，由于石墨具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和較低的電阻，它是液流電池中最常用的制造雙極板的材料。到目前為止開發(fā)的大多數(shù)千瓦級(jí)液流電池電堆都使用石墨作為雙極板。

然而，石墨雙極板仍存在機(jī)械強(qiáng)度低、可加工性差、正極表面腐蝕、在腐蝕性釩電解質(zhì)中膨脹、界面接觸電阻大、制造成本高等問題。

▌復(fù)合雙極板

如前所述，金屬雙極板在具有腐蝕性的釩電解液中表現(xiàn)出極差的化學(xué)穩(wěn)定性，而石墨雙極板則存在制造成本高、機(jī)械強(qiáng)度差、易膨脹和電解液泄漏等問題。

與金屬和石墨雙極板相關(guān)的這些問題決定了需要使用替代材料，這些材料既具有金屬（機(jī)械強(qiáng)度和易切削性）的優(yōu)點(diǎn)，也具有石墨（耐腐蝕）的優(yōu)點(diǎn)。但電導(dǎo)率和機(jī)械性能方面仍有很大的提升空間。

碳聚合物復(fù)合材料具有良好的耐腐蝕性、優(yōu)異的力學(xué)性能、易成型、成本低、制作簡(jiǎn)單、流道一步成型等優(yōu)點(diǎn)，可作為金屬和石墨雙極板在液流電池中的替代材料。