CN103682395A - 一种液流电池电堆及液流电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液流电池电堆及液流电池系统，属于液流电池领域。一种液流电池电堆，所述电堆由最外侧向内包括端板、集流板和双极板，所述集流板和双极板间设有粘性材料。通过在双极板和集流板间设置粘性材料，有效改善双极板与集流板间的腐蚀问题，降低接触电阻，提高电池性能，同时大大延长电池的使用寿命。

Description

一种液流电池电堆及液流电池系统
技术领域
本发明涉及一种液流电池电堆及液流电池系统，属于液流电池领域。
背景技术
世界范围的能源紧张和环境加剧恶化的态势促使世界各国开发和利用可再生能源的呼声日益高涨。但无论太阳能还是风能，都存在能量供应的不稳定性，需要性能优良的储能系统与之配套。液流电池寿命长，可靠性高，设计灵活、无特殊地形要求、运行和维护费用较低，是理想的规模化储能装置。
液流电池的电堆主要由多个单电池叠加后以压滤机形式固定在一起，最外侧依次分别为紧固电堆的端板和收集电流的集流板，为达到良好的收集电流的效果，集流板多采用铜板。现有的电堆结构中，处于最外端的端电池（处于液流电池中电池组两端最外侧的单电池）的双极板往往与集流板直接接触，由于双极板与集流板材质完全不同，成分和组织形貌差异较大，同时受加工和成型工艺的影响，两者的接触表面必然存在着表面微观结构、表面电阻、硬度等各方面的巨大差异。虽然电堆在组装时通过外部压力可以使两者紧密接触，但是双极板和集流板的接触面仍然存在着一定的凸起或凹坑等缺陷，导致两个接触表面之间始终存在着一定数量的空隙或者孔洞。而这些缺陷会在电池经历长期运行过程中不断积累空气中的水和杂质，从而导致集流板（集流板与双极板两者的腐蚀电位不同）表面的氧化和腐蚀速度加快，继而不断破坏集流板表面的结构和组织，加重了两者之间的接触电阻，增加端电池的内阻，进而影响电堆的性能和使用寿命。另外，由于集流板的腐蚀而增加的接触电阻会间接附加到电堆端电池上，端电池的电压往往明显高于或者低于其他单电池的电压，严重的情况会达到与电堆平均电压偏差上百毫伏，严重影响了电堆整体的电压均匀性。久而久之，处于电堆两侧端电池极易损坏，降低了电堆的使用寿命和充放电效率，也大大增加了后期维修维护的工作量和费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种液流电池电堆。
一种液流电池电堆，所述电堆由最外侧向内包括端板、集流板和双极板，所述集流板和双极板间设有粘性材料。
电堆主要由隔膜、双极板、电极、电极框、端板、密封件和紧固件构成，其中，端板设于电堆两侧最外端，用于紧固整个电堆。现有技术中，由最外侧向内依次为端板、集流板和最外端的端电池的双极板，在端板和集流板间也可设置用于绝缘的衬板。本发明所述技术方案为：在集流板和最外端的端电池的双极板间设置粘性材料，该类材料通过自身的粘结性紧密吸附在集流板材料的表面上，使得集流板与双极板之间形成一层牢固而密封的保护膜，形成保护膜的过程中将两者接触表面间的空隙内积存的空气、水分及杂质等有效排出，并保证完整填充空隙，从根本上避免了集流板的生锈和腐蚀。
本发明所述液流电池电堆优选所述粘性材料的厚度为0.05～2mm。
本发明所述粘性材料优选导电胶体材料，进一步优选为导电胶或导电膏，所述导电胶和导电膏均可商业购得。
本发明所述液流电池电堆优选所述导电胶体材料的厚度为0.1～2mm。
本发明所述粘性材料优选油脂类材料，进一步优选为凡士林、石蜡、润滑脂或蜂蜡，所述凡士林、石蜡、润滑脂和蜂蜡均可商业购得。
本发明所述油脂类材料为软膏状油脂材料。将脂类材料均匀铺展在集流板表面，其表面存在的凹坑被可延展性的脂类材料填充，凸起覆盖一薄层脂类材料，从而有效的隔绝空气、水、杂质等腐蚀性介质，进而改善集流板的腐蚀问题，提高电池性能，同时大大延长电池的使用寿命。
本发明所述液流电池电堆优选所述油脂类材料厚度为0.05～0.1mm。
本发明所述液流电池电堆所述粘性材料覆盖双极板与集流板的全部接触面或接触面的四周区域。
当所述粘性材料覆盖双极板与集流板的接触面的四周区域时，优选其涂覆宽度为1cm。
所述粘性材料优选按下述方法设置：将粘性材料均匀涂覆于双极板与集流板接触面，将双极板与集流板边缘对齐后置于油压机中施压，待双极板与集流板结合牢固后停止施压。
上述方法中，优选将粘性材料涂覆于双极板与集流板的全部接触面，或将粘性材料涂覆于双极板与集流板的接触面四周区域，且涂覆宽度优选为1cm。
本发明的另一目的是提供一种液流电池系统。
一种液流电池系统，所述系统包括上述的液流电池电堆。
本发明的有益效果为：本发明通过在双极板和集流板间设置粘性材料，有效改善双极板与集流板间的腐蚀问题，降低接触电阻，提高电池性能，同时大大延长电池的使用寿命。
附图说明
图1为一种液流电池电堆双极板示意图；
图2（a）为实施例1中电池运行一个月后未经处理集流板的照片；
图2（b）为实施例1中电池运行一个月后经处理集流板的照片；
图3（a）为实施例2中电池运行一个月后未经处理集流板的照片；
图3（b）为实施例2中电池运行一个月后经处理集流板的照片，
附图标记如下：1、双极板，2、导电胶。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
将集流板进行抛光处理，去除氧化层，在双极板1边缘1cm范围内均匀涂覆导电胶2，如图1所示，涂层厚度0.1mm。将双极板1与集流板四周对齐后置于油压机中施压，待双极板与集流板结合牢固后停止施压。
图2（a）为实施例1中电池运行一个月后未经处理集流板的照片，如图所示，未处理的集流板表面整体偏红色，已被氧化；且局部有颜色较深的黑色腐蚀情况出现。
性能变化：
运行时间 库伦效率（%） 电压效率（%） 能量效率（%）
初始性能 94.6 86.8 82.1
运行一个月后性能 94.5 84.1 79.5
图2（b）为实施例1中电池运行一个月后经处理集流板的照片，如图所示，处理后的集流板表面与组装前状况一致，未出现氧化及腐蚀现象。
性能变化：
运行时间 库伦效率（%） 电压效率（%） 能量效率（%）
初始性能 94.8 86.5 82.0
运行一个月后性能 94.7 86.4 81.8
实施例2
将集流板进行抛光处理，去除氧化层，然后在集流板表面涂覆厚度为0.01mm的石蜡。后将集流板放入100℃的烘箱中烘烤，待石蜡完全融化铺展开后即可使用。
图3（a）为实施例2中电池运行一个月后未经处理集流板的照片，如图所示，未处理的集流板表面整体偏红色，已被氧化；且局部有颜色较深的黑色腐蚀情况出现。
性能变化：
运行时间 库伦效率（%） 电压效率（%） 能量效率（%）
初始性能 94.8 86.5 82.0
运行一个月后性能 94.6 84.0 79.5
图3（b）为实施例2中电池运行一个月后经处理集流板的照片，如图所示，处理后的集流板表面与组装前状况一致，未出现氧化及腐蚀现象。
性能变化：
运行时间 库伦效率（%） 电压效率（%） 能量效率（%）
初始性能 94.8 86.6 82.1
运行一个月后性能 94.6 86.5 81.8

Claims (9)

1.一种液流电池用电堆，所述电堆由最外侧向内包括端板、集流板和双极板，其特征在于：所述集流板和双极板间设有粘性材料。
2.根据权利要求1所述的电堆，其特征在于：所述粘性材料为导电胶体材料。
3.根据权利要求2所述的电堆，其特征在于：所述导电胶体材料为导电胶或导电膏。
4.根据权利要求3所述的电堆，其特征在于：所述导电胶体材料厚度为0.1～2mm。
5.根据权利要求1所述的电堆，其特征在于：所述粘性材料为油脂类材料。
6.根据权利要求5所述的电堆，其特征在于：所述油脂类材料为凡士林、石蜡、润滑脂或蜂蜡。
7.根据权利要求6所述的电堆，其特征在于：所述油脂类材料厚度为0.01～0.1mm。
8.根据权利要求1～7任一项所述的电堆，其特征在于：所述粘性材料覆盖双极板与集流板的全部接触面或接触面的四周区域。
9.一种液流电池系统，其特征在于：所述液流电池系统包括权利要求1所述的电堆。
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