CN102394281A - 钒液流电池密封圈离子膜一体化组件和电堆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钒液流电池密封圈离子膜一体化组件和电堆。钒液流电池密封圈离子膜一体化组件包括离子膜和密封圈，离子膜和密封圈为一整体。所述电堆包括有第一框板、第二框板和密封圈离子膜一体化组件，第一框板和第二框板上设置有密封圈卡槽，密封圈离子膜一体化组件中密封圈的下端安装在第一框板上设置的密封圈卡槽内，密封圈的上端凸出于第一框板密封圈卡槽的端面，第二框板盖装在密封圈离子膜一体化组件上，密封圈的上端部卡入第二框板上设置的密封圈卡槽内。本发明直接将离子膜与密封圈设计成一体式结构设于第一框板和第二框板上，密封圈离子膜一体化组件密封效果更好，避免了漏液和正负液串液现象，使钒电池性能更稳定。

Description

钒液流电池密封圈离子膜一体化组件和电堆
【技术领域】
本发明属于钒液流电池技术领域，具体涉及一种钒液流电池密封圈离子膜一体化组件和用该离子膜制成的电堆。
【背景技术】
目前，现有技术中的钒液流电池电堆都由至少两个电堆单元组成，且各所述电堆单元相互叠加，所述钒液流电池电堆包括有第一框板和第二框板，所述第一框板和所述第二框板上设置有密封圈卡槽，所述第一框板的密封圈卡槽内设置有第一密封圈，所述第二框板的密封圈卡槽内设置有另一密封圈，即第二密封圈，在所述第一框板和所述第二框板之间设置有离子膜，该离子膜与所述第一密封圈和所述第二密封圈呈分体式不连接状，通过所述第一密封圈与所述第二密封圈的挤压进行固定，但所述离子膜与所述第一密封圈和所述第二密封圈之间不连接，这种安装结构的钒液流电池电堆在使用过程中因密封圈与所述离子膜是分体状，所以很容易发生漏液和正负液串液现象造成电池电堆功率下降，甚至还可能造成电池损毁，无法工作。
【发明内容】
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种钒液流电池密封圈离子膜一体化组件。
本发明还提供了一种应用所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件制成的电堆。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为提供了一种钒液流电池密封圈离子膜一体化组件，所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件包括离子膜和密封圈，所述离子膜和所述密封圈为一整体。
根据本发明的优选技术方案：所述密封圈的高度高于框板上密封圈卡槽的高度。
根据本发明的优选技术方案：所述密封圈的高度为所述框板上密封圈卡槽高度的两倍。
本发明还提供了一种应用所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件制成的电堆，所述电堆包括至少两个钒液流电池电堆单元，且各所述电堆单元相互叠加，所述钒液流电池电堆包括有第一框板、第二框板、和密封圈离子膜一体化组件，其中，所述第一框板和所述第二框板上设置有密封圈卡槽，所述密封圈离子膜一体化组件中密封圈的下端安装在所述第一框板上设置的密封圈卡槽内，密封圈的上端凸出于所述第一框板密封圈卡槽的端面，所述第二框板盖装在密封圈离子膜一体化组件上，所述密封圈的上端部卡入所述第二框板上设置的密封圈卡槽内。
根据本发明的优选技术方案：所述第一框板的上平面和所述第二框板的下平面共用一套密封圈离子膜一体化组件。
根据本发明的优选技术方案：所述密封圈离子膜一体化组件中所述密封圈首尾相结。
根据本发明的优选技术方案：所述钒液流电池电堆采用双重密封，在所述第一框板和所述第二框板的边缘第一卡槽内安装有第一密封圈，所述第一密封圈的截面呈工字形，包括第一安装端和第二安装端，该第一密封圈的第一安装端安装在所述第一框板的第一卡槽内，所述第一密封圈的第二安装端安装在所述第二框板的第一卡槽内，在所述第一框板和所述第二框板上设置的通孔外边缘设置有第二卡槽，所述密封圈离子膜一体化组件安装在所述第二卡槽内，具体的，所述密封圈离子膜一体化组件中的密封圈的下端安装在所述第一框板上设置的第二卡槽内，所述密封圈的上端凸出于所述第一框板密封圈第二卡槽的端面，所述第二框板盖装在所述密封圈离子膜一体化组件上，所述密封圈的上端部卡入所述第二框板上设置的密封圈第二卡槽内。
本发明的通过上述技术方案，直接将离子膜与密封圈设计成一体式结构设于第一框板和第二框板上，并一体化连接固定住，离子膜绝对平整，不易发生错位，不褶皱，而且密封圈离子膜一体化组件密封效果更好，避免了漏液和正负液串液现象，使钒电池性能更稳定。
【附图说明】
图1是本发明钒液流电池密封圈离子膜一体化组件剖面结构示意图；
图2是本发明钒液流电池密封圈离子膜一体化组件与第一框板的装配剖面结构示意图；
图3是本发明钒液流电池密封圈离子膜一体化组件与第一框板和第二框板的装配剖面结构示意图；
图4是本发明离子膜一体化结构中方案一框板结构示意图；
图5是本发明离子膜一体化结构中方案二框板结构示意图；
图6是本发明离子膜一体化结构在方案一中密封圈离子膜一体化组件与框板的装配结构示意图；
图7是本发明离子膜一体化结构在方案二中密封圈离子膜一体化组件与框板的装配结构示意图；
图8是本发明方案一中所述钒液流电池电堆单元剖面结构示意图；
图9是本发明方案一中所述钒液流电池电堆剖面结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明：
请参阅图1本发明离子膜一体化结构剖面结构示意图，如图中所示，所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件111包括离子膜1111和密封圈1112，所述离子膜1111和所述密封圈1112为一整体，其中所述密封圈1112的高度高于框板上密封圈卡槽的高度。在本发明的优选技术方案中，所述密封圈1112的高度为所述框板上密封圈卡槽高度的两倍。
请参阅图2本发明钒液流电池密封圈离子膜一体化组件111与第一框板的装配剖面结构示意图，如图2所示，所述密封圈离子膜一体化组件111中密封圈1112的下端安装在所述第一框板107上设置的密封圈卡槽1113内，密封圈1112的上端凸出于所述第一框板107密封圈卡槽1113的端面。
请参阅图3本发明钒液流电池密封圈离子膜一体化组件111与第一框板和第二框板的装配剖面结构示意图。如图中所示，所述第一框板107和所述第二框板108上设置有密封圈卡槽1113，所述密封圈离子膜一体化组件111中密封圈1112的下端安装在所述第一框板107上设置的密封圈卡槽1113内，密封圈1112的上端凸出于所述第一框板107密封圈卡槽1113的端面，所述第二框板108盖装在密封圈离子膜一体化组件111上，所述密封圈1112的上端部卡入所述第二框板108上设置的密封圈卡槽内1113。
请参阅图4本发明离子膜一体化结构中方案一框板结构示意图，如图中所示，在框板(在方案一中第一框板107和第二框板108形状和结构均相同，在图4中简称为方案一框板)的边缘设置有安放密封圈离子膜一体化组件111中密封圈的卡槽1113，该框板分为上面和下面，上面和下面的结构相同，图4中显示为框板的上面结构。
请参阅图5本发明离子膜一体化结构中方案二框板结构示意图，该结构的框板(在方案二中第一框板107和第二框板108形状和结构均相同，在图5中简称为方案二框板)适用在钒液流电池电堆采用双重密封时，在图5中可见，所述框板上设置有两条密封圈卡槽，分别为设置在所述框板边缘用于安放第一密封圈113的第一卡槽112，设置在所述框板通孔1071外边缘用于安放密封圈离子膜一体化组件111中密封圈1112的第二卡槽114，该框板分为上面和下面，上面和下面的结构相同，图5中显示为框板的上面结构，在方案二中所述第一密封圈的截面形状呈工字形。
请参阅图6本发明离子膜一体化结构在方案一中密封圈离子膜一体化组件与框板的装配结构示意图。在图中包括第一框板107、第二框板108和密封圈离子膜一体化组件111，所述第一框板107的上表面设置有密封圈卡槽1113，所述第二框板108的下表面设置有密封圈卡槽1113，所述密封圈离子膜一体化组件111中密封圈1112的下端安装在所述第一框板107上设置的密封圈卡槽1113内，密封圈1112的上端凸出于所述第一框板密封圈卡槽1113的端面，所述第二框板108盖装在密封圈离子膜一体化组件111上，所述密封圈1112的上端部卡入所述第二框板108上设置的密封圈卡槽内。装配成型后所述离子膜1111即被平整的夹持在所述第一框板107和所述第二框板108之间，所述第一框板107和所述第二框板108共用一密封圈1112，即在所述第一框板107和所述第二框板108被密封圈1112围成的区域内实现密封。
请参阅图7本发明离子膜一体化结构在方案二中密封圈离子膜一体化组件111与框板的装配结构示意图。在本方案中采用了双重密封的方法。如图中所示，在图中包括第一框板107、第二框板108、第一密封圈和密封圈离子膜一体化组件111，其中，所述第一密封圈113的横截面呈工字形，包括第一工作端1131和第二工作端1132，两个工作端分别潜入卡装在所述第一框板107和所述第二框板108上设置的第一密封圈卡槽112内，所述密封圈离子膜一体化组件111中的第二密封圈1112按照图6中的安装方式装入所述第一框板107和所述第二框板108上设置的密封圈第二卡槽114内。
请参阅图8本发明方案一中所述钒液流电池电堆单元剖面结构示意图和图9本发明方案一中所述钒液流电池电堆剖面结构示意图。在图中包括第一热熔线101、第二热熔线102、第三热熔线103、第四热熔线104、第五热熔线105、导电电极板106(上碳毡1061、下碳毡1062)、第一框板107(通孔1071、导流槽1072、进液孔1073)、第二框板108(通孔1081、导流槽1082、进液孔1083)、第一导流板109(导流孔1091)、第二导流板110(导流孔1101)和密封圈离子膜一体化组件111。其中，导电电极板106设于第一框板107和第二框板108之间，且导电电极板106上下板面设有的上碳毡1061和下碳毡1062分别设于第一框板107中间设有的通孔1071和第二框板108中间设有的通孔1081内，并且导电电极板106的边长均小于第一框板107和第二框板108的边长，这样使得导电电极板106的面积小于第一框板107和第二框板108的面积，可以有效的减小导电电极板106的受力面积，还可以使第一框板107和第二框板108更为有效的实现通过热熔线的连接固定，即能更好的对导电电极板106起到密封效果。第一框板107的上平面和第二框板108的下平面两侧(即通孔1071和通孔1081两侧)均分别设有导流槽(1072、1082)，且导流槽(1072、1082)的形状大小与第一导流板109和第二导流板110相适配，第一导流板109和第二导流板110分别设于导流槽1072和导流槽1082内，而且第一导流板109上设有的导流孔1091和第二导流板110上设有的导流孔1101分别与导流槽(1072、1082)底部设有的进液孔(1073、1083)位置相对应及孔心相对；在第一框板107的上平面卡槽内和第二框板108的下平面卡槽内设有密封圈离子膜一体化组件111，所述密封圈离子膜一体化组件111中密封圈1112的下端安装在所述第一框板107上设置的密封圈卡槽1113内，密封圈1112的上端凸出于所述第一框板密封圈卡槽1113的端面，所述第二框板108盖装在密封圈离子膜一体化组件111上，所述密封圈1112的上端部卡入所述第二框板108上设置的密封圈卡槽1113内。所述导电电极板106、第一框板107、第二框板108、第一导流板109、第二导流板110、密封圈离子膜一体化组件111形成一体式结构的电堆单元。
另外，导电电极板106的上板面和下板面分别设置有第一热熔线101，第一框板107的下平面和第二框板108的上平面均设置有第二热熔线102和与第一热熔线101相对的位置设置有第四热熔线104，第一框板107的导流槽1072和第二框板108的导流槽1082均内设置有第三热熔线103，第一导流板109的下平面和第二导流板110的上平面上均设置有与第三热熔线103相对的第五热熔线105；热熔后，第一热熔线101与第四热熔线104连接，第一框板107上设置的第二热熔线102与第二框板108上设置的第二热熔线102连接，第五热熔线105与第三热熔线103连接；也就是说，导电电极板106与第一框板107和第二框板108通过热熔线连接固定，第一框板107与第一导流板109通过热熔线连接固定，第二框板108与第二导流板110通过热熔线连接固定，在导电电极板106上、下设置的第一框板107和第二框板108通过热熔线连接固定。
所述第一热熔线101设置在导电电极板106上、下板面的周边，在导电电极板106上、下板面的周边形成一首尾相结的热熔线圈；
所述第二热熔线102分别设置在第一框板107下平面周边和第二框板108上平面周边，并在第一框板107的下平面和第二框板108的上平面的周边形成一首尾相结的热熔线圈；
所述第三热熔线103设置在第一导流槽1072内第一进液孔1073的周边和第二导流槽1082内第二导流孔1083的周边，分别形成一首尾相结的热熔线圈；
所述第四热熔线104分别设置在第一框板107的下平面与第一热熔线101相对的位置和第二框板108上平面与第一热熔线101相对的位置，第四热熔线104为一首尾相结的热熔线圈，并被第二热熔线102环绕；
所述第五热熔线105设置在第一导流板109下平面导流孔1091和第二导流板110上平面导流孔1101的周边，并与第三热熔线103位置相对形成一首尾相结的热熔线圈。
在本发明的优选技术方案中，所述第一热熔线101形成一方形的热熔线圈；所述第二热熔线102形成一方形的热熔线圈；所述第三热熔线103形成一圆形的热熔线圈；所述第四热熔线104形成一方形的热熔线圈；所述第五热熔线105形成一圆形的热熔线圈，在使所述各线圈热熔固定时，可以通过热熔平压机，将热熔线进行热压使热熔线相互融固连接在一起，起到密封的效果。
采用本发明技术方案还可以使所述钒液流电池电堆采用双重密封，具体方法可以再次参阅图7，在图中包括第一框板107、第二框板108、第一密封圈113和密封圈离子膜一体化组件111，其中，所述第一密封圈113的横截面呈工字形，包括第一工作端1131和第二工作端1132，两个工作端分别潜入卡装在所述第一框板107和所述第二框板108上设置的第一密封圈卡槽112内，所述密封圈离子膜一体化组件111中的密封圈1112按照图6中的安装方式装入所述第一框板107和所述第二框板108上设置的第二密封圈卡槽114内。采用双重密封方法组装的钒液流电池电堆单元剖面结构示意图和钒液流电池电堆结构示意图从略。
本发明通过上述技术方案，直接将离子膜与密封圈设计成一体式结构设于第一框板和第二框板上，并一体化连接固定住，离子膜绝对平整，不褶皱，而且密封圈离子膜一体化组件密封效果更好，避免了漏液和正负液串液现象，使钒电池性能更稳定。
以上是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钒液流电池密封圈离子膜一体化组件，其特征在于：所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件(111)包括离子膜(1111)和密封圈(1112)，所述离子膜(1111)和所述密封圈(1112)为一整体。
2.根据权利要求1所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件，其特征在于：所述密封圈(1112)的高度高于框板上密封圈卡槽(1113)的高度。
3.根据权利要求2所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件，其特征在于：所述密封圈(1112)的高度为所述框板上密封圈卡槽(1113)高度的两倍。
4.一种用权利要求1至3其中之一所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件制成的电堆，其特征在于：所述电堆包括至少两个钒液流电池电堆单元，且各所述电堆单元相互叠加，所述钒液流电池电堆包括有第一框板(107)、第二框板(108)、和密封圈离子膜一体化组件(111)，其中，所述第一框板(107)和所述第二框板(108)上设置有密封圈卡槽(1113)，所述密封圈离子膜一体化组件(111)中密封圈(1112)的下端安装在所述第一框板(107)上设置的密封圈卡槽(1113)内，密封圈(1112)的上端凸出于所述第一框板密封圈卡槽(1113)的端面，所述第二框板(108)盖装在密封圈离子膜一体化组件(111)上，所述密封圈(1112)的上端部卡入所述第二框板(108)上设置的密封圈卡槽(1113)内。
5.根据权利要求4所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件制成的电堆，其特征在于：所述第一框板(107)的上平面和所述第二框板(108)的下平面共用一套密封圈离子膜一体化组件(111)。
6.根据权利要求5所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件制成的电堆，其特征在于：所述密封圈离子膜一体化组件中所述密封圈(1112)首尾相结。
7.根据权利要求6所述钒液流电池密封圈离子膜一体化组件制成的电堆，其特征在于：所述钒液流电池电堆采用双重密封，在所述第一框板(107)和所述第二框板(108)的边缘第一卡槽(112)内安装有第一密封圈(113)，所述第一密封圈(113)的截面呈工字形，包括第一安装端(1131)和第二安装端(1132)，该第一密封圈(113)的第一安装端(1131)安装在所述第一框板(107)的第一卡槽(112)内，所述第一密封圈(113)的第二安装端(1132)安装在所述第二框板(108)的第一卡槽(112)内，在所述第一框板(107)和所述第二框板(108)上设置的通孔(1071)外边缘设置有第二卡槽(114)，所述密封圈离子膜一体化组件(111)安装在所述第二卡槽(114)内，具体的，所述密封圈离子膜一体化组件(111)中的密封圈(1112)的下端安装在所述第一框板(107)上设置的第二卡槽(114)内，所述密封圈(1112)的上端凸出于所述第一框板密封圈第二卡槽(114)的端面，所述第二框板(108)盖装在所述密封圈离子膜一体化组件(111)上，所述密封圈(1112)的上端部卡入所述第二框板(108)上设置的密封圈第二卡槽(114)内。
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