CN101656326A - 一种液流电池堆 - Google Patents

Abstract

一种液流电池堆，由多个电池单元构成，其特征在于，每个电池单元包括一个容置该单元各部件的框架(1)，并且多个单元通过设计在所述框架上的卡扣式结构接合在一起。在一个实施例中，所述卡扣式结构包括位于所述框架第一侧面的凸条(13)和位于第二侧面对应位置的第一凹槽(14)。采用本发明的单电池结构，可以方便地进行电池的组装，在进行电池的检查和维修时也很方便，同时，本发明的单电池结构还可以改善电池堆的密封性。

Description

一种液流电池堆

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，更具体地涉及钒电池的电池堆结构。

背景技术

液流电池(例如钒氧化还原液流电池)的电池堆通常是由一定数量的单电池串联组成。每个单电池由集电体(单集板)、液流框、电极、隔膜、电极、液流框、集电体(单集板)构成。图1示出了一个由两个单电池构成的电池堆部件图，从进液口开始按照端板1、垫片2、集电体(单极板)3、电极4、液流框5、隔膜7、电极4、双极板(集电体)6、电极4、液流框5、电极4、集电体(单极板)3、垫片2、和端板1的顺序组装成电池堆。这些部件通过另外的紧固部件压在一起。当压固在一起时，如图1所示，设置在液流框5、单极板3、双极板6上、下边缘的通孔协助形成电解液的流动通道，作为各个电极室的电解液进、出液口。

现有的液流电池堆，例如中国发明申请第200710105754.3、200810030801.7、200510086917.9、以及200610011470.3所披露的，都是从电堆整体考虑设计的，这样当电堆在长时间运行过程中，部分组件如集流板，隔膜等出现问题需要更换时，不得不将整个电堆拆解开以进行检查或更换组件。另外现有的组装方法过于复杂，所组装的电堆，在单电池间、液流框和集流板间，液流框和隔膜间容易发生漏液现象。

发明内容

本发明的目的是提高一种优化的电池结构，以方便电池堆的检查与维修。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的。

一种液流电池堆，由多个电池单元构成，其特征在于，每个电池单元包括一个容置该单元各部件的框架，并且多个单元通过设计在所述框架上的卡扣式结构接合在一起。

在一个实施例中，所述卡扣式结构包括位于所述框架第一侧面的凸条，以及位于第二侧面对应位置的第一凹槽。

在另一个实施例中，所述卡扣式结构包括位于所述框架第一侧面的多个凸块，以及位于第二侧面对应位置的多个凹孔。该卡扣式结构可以同时设置在所述框架的第一对相对边和第二对相对边上。也可以设置在所述框架的第一对相对边上。

在一个实施例中，所述框架的第一对相对边和/或第二对相对边在所述第一侧面和/或第二侧面还设有凹入部，用于嵌入液流框(2)和/或双极板。

在一个实施例中，框架的第一对相对边在所述第一侧面还设有凹入部，用于嵌入液流框，在所述第一对相对边的所述第二侧面设有开口相对的第二凹槽，用于插入所述双极板。

优选地，所述液流框为一个复合式结构，其由两个框体复合形成，所述两个框体之间夹着隔膜。进一步优选地，所述两个框体通过第二卡扣式结构复合在一起。更优选地，所述第二卡扣式结构包括设置在其中一个框体上的环形凸条和设置在另一个框体上对应位置的环形凹槽，通过所述环形凸条和环形凹槽的配合将隔膜紧密地接合在液流框中间。

采用本发明的单电池结构，可以方便地进行电池的组装，在进行电池的检查和维修时也很方便，同时，本发明的单电池结构还可以改善电池堆的密封性。

附图说明

图1示出现有液流电池堆的结构图；

图2是根据本发明一个具体实施例的单电池结构图；

图3是用于另一个实施例中的框架的示意图；

图4和图5是两个框架相配合的示意图；

图6是根据本发明的被部分拆开的电池堆的示意图。

具体实施方式

在本发明的第一实施例中，参见图2，在框架1的第一对相对边11上设有卡扣式结构，即在该框边的第一侧面设有一个凸条13，在第二侧面的对应位置设有第一凹槽14，用于嵌入设在另一个电池单元框架上的凸条13。

如图2所示，在第一对相对边11的内侧，还设有开口相对的第二凹槽，其位置靠近框架1第二侧面，即不占据框架1的中间深度。第二凹槽用于插入电池单元的双极板(集流体)。

作为替代，第二凹槽可以第一对相对边11的其中一个上，在该相对边的另一个框边上提供一个进深即可。

框架1的第一侧面还是有凹入部，用于沉入液流框2。该凹入部是通过在第一相对边上设置一个台阶结构形成，其也可以通过在第二相对边上设置一个台阶结构形成，也可以同时在第一和第二相对边上设置台阶结构而形成。该台阶结构的深度与液流框的厚度相匹配。作为替代方式，液流框也可以通过设置在靠近第一侧面的凹槽安装进框架1，该凹槽的设置方法类似与上述第二凹槽。

在本实施例中，双极板通过第二凹槽和/或进深从第二侧面装入框架1，而电极材料3和液流框从第一侧面沉入框架1。

在一种优选方式中，用于本发明的液流框2为一个复合式结构，其由两个框体复合形成，框体之间夹着隔膜26。框体可以通过卡扣式结构复合在一起，即，在其中一个上设置环形凸条，在另一个上设置对应的环形凹槽，通过环形凸条和环形凹槽的配合将隔膜26紧密地接合在液流框2中间。作为变通，也可以通过另外的紧固件(螺栓和螺母)将框体22和24紧固在一起。

在一种替代方式中，液流框2可以省去，这时，隔膜26可以通过框架1和集流板6之间的密切配合压在框架1上。

在装配上述单元电池时，可以首先将双极板6插入第二凹槽中，然后从第一侧面放入第一电极材料(通常为石墨板)3，再将液流框2沉入凹入部16中，最后将第二电极材料3’沉入液流框2中。电池堆可以由多个这样的电池单元构成，组装时只需将各单元通过上述凸条13和凹槽14卡在一起即可。容易理解的是，在电池堆的两端，还需要分别提供一个单极板(如图1中示出的部件3)。

作为变型例，凸条13可以又多个相间隔的凸块构成，相应地，第一凹槽14由多个不连续的凹孔构成。

在本发明的第二实施例中，如图3所示，除了在第一侧面设置凸条13，在第二侧面设置对应的第一凹槽14外，还从第一侧面在至少第一对相对边上设置一个台阶15，该台阶在框架1上提供一个进深，用于沉入一个单元电池的液流框6、电极材料3和集流板6。在这种情况下，单元电池的所有部件皆从第一侧面装入。

图4和图5是两个电池单元的框架1的安装示意图，该安装是在将单元部件安装进其中一个框架之后进行。

作为另一个变型例，可以将第一实施例中的第二凹槽省去，而用一个凹入式结构替代，该凹入式结构类似于第一实施例中所述的凹入部，用于嵌入双极板。在这种情况下，在组装单元电池堆时，可以将单元电池以平放方式组装。换言之，将框架1平放，然后嵌入单元内的各部件，再将另一个框架卡扣在前一个框架1上，依次进行。

根据本发明的电池堆具有组装和拆卸简单的优势。组装时仅仅将要集成的插件式单元(如图6所示)依次叠在一起，两个单元之间通过卡扣式结构相扣，再用紧固件加固即可。当检查或更换某个单元时，只需卸下紧固件，然后解开相应的卡口结构而卸下相应的单元，不至于使其他单元处于散落状态。另外，卡口式的结构保证了单电池之间连接的紧密，确保单电池之间不会漏液。

Claims (10)

1.一种液流电池堆，由多个电池单元构成，其特征在于，每个电池单元包括一个容置该单元各部件的框架(1)，并且多个单元通过设计在所述框架(1)上的卡扣式结构接合在一起。

2.根据权利要求1所述的液流电池堆，其中，所述卡扣式结构包括位于所述框架(1)第一侧面的凸条(13)，以及位于第二侧面对应位置的第一凹槽(14)。

3.根据权利要求1所述的液流电池堆，其中，所述卡扣式结构包括位于所述框架(1)第一侧面的多个凸块，以及位于第二侧面对应位置的多个凹孔。

4.根据权利要求1至3任一项所述的液流电池堆，其中，所述卡扣式结构设置在所述框架(1)的第一对相对边(11)和第二对相对边(12)上。

5.根据权利要求1至3任一项所述的液流电池堆，其中，所述卡扣式结构设置在所述框架(1)的第一对相对边(11)上。

6.根据权利要求5所述的液流电池堆，其中，所述框架(1)的第一对相对边(11)和/或第二对相对边(12)在所述第一侧面和/或第二侧面还设有凹入部，用于嵌入液流框(2)和/或双极板(6)。

7.根据权利要求6所述的液流电池堆，其中，所述框架(1)的第一对相对边(11)在所述第一侧面还设有凹入部，用于嵌入液流框(2)，在所述第一对相对边(11)的所述第二侧面设有开口相对的第二凹槽，用于插入所述双极板(6)。

8.根据权利要求1所述的液流电池堆，其中，所述液流框(2)为一个复合式结构，其由两个框体复合形成，所述两个框体之间夹着隔膜(26)。

9.根据权利要求8所述的液流电池堆，其中，所述两个框体通过第二卡扣式结构复合在一起。

10.根据权利要求9所述的液流电池堆，其中，所述第二卡扣式结构包括设置在其中一个框体上的环形凸条和设置在另一个框体上对应位置的环形凹槽，通过所述环形凸条和环形凹槽的配合将隔膜(26)紧密地接合在液流框(2)中间。

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