CN104810538A - 液流电池用单电池的一体化制造方法 - Google Patents

液流电池用单电池的一体化制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了液流电池用单电池的一体化制造方法，包括以下步骤：S101、将正极板、第一框板、离子膜、第二框板和负极板放入模具内，离子膜位于第一框板与第二框板之间；将正极板、第一框板、离子膜、第二框板和负极板在模具内进行热压处理，使五者固定为一体；S102、在热压处理后的第一框板和第二框板上均开设流道孔。本发明公开的液流电池用单电池的一体化制造方法具有有效地防止单电池电解液泄漏、及内部窜液，大大简化装堆难度的特点。

Description

液流电池用单电池的一体化制造方法
技术领域
本发明属于一种能量存储设备的零部件的制造方法，尤其是涉及一种液流电池用单电池的一体化制造方法。
背景技术
现有的单电池包括负极液流框、负极、离子膜、正极、正极液流框，离子膜与液流框之间通过耐酸粘结剂粘结，或配以耐酸橡胶密封圈或密封条，并施以锁紧力实现对电堆的密封，传统单电池组装工序复杂。为了防止电堆内单电池的电解液泄漏到外界，在电堆的两端设有端板，端板上安装有拉杆，且在拉杆两端用弹簧或螺丝将端板锁紧而获得电堆内单电池所需的锁紧力，锁紧力需要同时满足单电池密封所需的力、堆结构所需的支撑力和热胀冷缩后的补偿力，而其中一个力不能满足时均会造成密封隐患，极大的影响了电堆内单电池的使用寿命，且装堆耗时较多，工程较大。同时，现有的单电池在装堆过程中，离子膜是安装在相邻的两个单电池之间，使得离子膜与液流框之间需要密封圈或密封条进行密封，增加了装堆难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效地防止单电池内电解液泄漏的液流电池用单电池的一体化制造方法，以及利用该制造方法制造的单电池快速装堆的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种液流电池用单电池的一体化制造方法，包括以下步骤：
S101、将正极板、第一框板、离子膜、第二框板和负极板进行热压处理，使五者固定为一体，离子膜位于第一框板与第二框板之间；
S102、在热压处理后的第一框板和第二框板上均开设流道孔。
本发明的液流电池用单电池的一体化制造方法的有益效果是：由于正极板、第一框板、离子膜、第二框板和负极板经过热压处理，使得热压处理后五者固定为一密封结构体，从而有效地防止了单电池内电解液的内部窜流，以及电解液泄漏到外界，进而实现了密封作用。
在一些实施方式中，步骤S101包括以下步骤：
S101-1、将第一框板、离子膜和第二框板进行热压处理，使三者固定为一体结构；
S101-2、将上述一体结构、正极板和负极板在热压处理固定为一体。
本发明的液流电池用单电池的一体化制造方法的有益效果是：由于先将第一框板、离子膜和第二框板进行热压处理固定为一体，方便加工，再将正极板和负电极与步骤S203中的一体结构进行热压处理固定为一体密封结构，从而有效地防止了单电池内的电解液泄漏到外界，同时，有效地防止了电堆内部电解液的窜液。
在一些实施方式中，正极板可以包括第一极板和第一毡层，第一框板设有第一容置腔，第一毡层位于容置腔内，第一极板位于第一框板的一侧。设有第一毡层，提供了正电解液反应的场所。
在一些实施方式中，负极板可以包括第二极板和第二毡层，第二框板设有第二容置腔，第二毡层位于第二容置腔内，第二极板位于第二框板的一侧。设有第二毡层，提供了负电解液反应的场所。
在一些实施方式中，第一毡层和第二毡层均可以为碳毡和/或石墨毡，由此，保证了单电池内部有电解液正常反应的场所，保证了单电池的正常工作。
在一些实施方式中，第一极板和第二极板的材质均为超导电塑料，第一框板和第二框板均为绝缘体。由此，第一极板和第二极板的材质均为超导电塑料，利于单电池内部电阻的减小，提高充放电能效比；第一框板和第二框板均为绝缘体，有效地防止了正极板与负极板的短路。
在一些实施方式中，经过热压处理后，第一极板、第一框板、离子膜、第二框板和第二极板依次相固定。由此，保证了制造完成后得到的单电池的密封性。
在一些实施方式中，由该方法制造的单电池的装堆方法包括以下步骤：
S301、将单电池的第一极板和第二极板的外侧均与第三毡层相贴合；
S302、将上述单电池按正极与正极相邻、负极与负极相邻的方式进行排列。
本发明的单电池的装堆方法的有益效果是：由于第一极板和第二极板的外侧均设有第三毡层，由此，减小了相邻的单电池之间的接触电阻；单电池按正极与正极相邻、负极与负极相邻的方式进行排列，相邻的正极形成一个共同正极，相邻的负极形成一个共同的负极，改变了离子膜在装堆时的顺序；且在装堆时，只需将多个的单电池进行堆叠，而无需进行单个电池内部的粘接固定，且不需要密封圈或密封条等进行密封，简化了装堆的步骤，极大地提高了装堆效率，特别是只需两端端板的锁紧力提供堆结构所需的支撑力，而无需提供密封所需的力和热胀冷缩后所需的补偿力。
在一些实施方式中，单电池排列后首端与尾端的极板的极性相反。由此，保证了单电池在装堆后，整个电堆的充放电正常运行。
在一些实施方式中，第三毡层可以为碳毡和/或石墨毡。由此，降低了相邻的单电池之间的接触电阻，有利于提高单电池装堆后电堆的充放电能效比。
附图说明
图1是本发明的液流电池用单电池的一体化制造方法的制造的单电池的结构示意图；
图2是第一框板与第一毡层的剖视结构示意图；
图3是第二框板与第二毡层的剖视结构示意图；
图4是单电池与第三毡层的分解结构示意图；
图5是单电池的装堆结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1。本发明的液流电池用单电池的一体化制造方法，包括以下步骤：
S101、将正极板1、第一框板6、离子膜2、第二框板7和负极板3放入模具内，离子膜2位于第一框板6与第二框板7之间，其中离子膜2的边缘不超出第一框板6和第二框板7的外边缘；将正极板1、第一框板6、离子膜2、第二框板7和负极板3在模具内进行热压处理，在热压处理过程中，正极板1、第一框板6、第二框板7和负极板3固定为一体，使得第一框板6和第二框板7的边缘密封，位于第一框板6和第二框板7之间的离子膜2被压紧；
S102、在热压处理后的第一框板6和第二框板7上均开设流道孔，即第一框板6上开设有进出流道孔，第二框板7上开设有进出流道孔；正电解液由第一框板6上的进流道孔进入单电池后，再由第一框板6上的出流道孔流出；负电解液由第二框板7上的进流道孔进入单电池后，再由第二框板7上的出流道孔流出；由此，完成了电解液在单电池内的流动，保证了单电池的正常运行。
如图1和图2所示，正极板1包括第一极板11和第一毡层12，第一框板6开设有第一容置腔，第一毡层12位于第一容置腔内，第一毡层12的厚度大于或等于第一框板6的厚度，使得第一粘层12能够与离子膜2紧密接触，第一极板11位于第一框板6的一侧。
如图1和图3所示，负极板3包括第二极板31和第二毡层32，第二框板7设有第二容置腔，第二毡层32位于第二容置腔内，第二毡层32的厚度大于或等于第二框板7的厚度，使得第二粘层32能够与离子膜2紧密接触，第二极板31位于第二框板7的一侧。由此，防止了位于第一极板11、第二极板31、第一框板6和第二框板7之间的电解液泄漏或渗出至外界，保证了该制造方法制造的单电池的密封性。
第一毡层12和第二毡层32均为碳毡和/或石墨毡。第一极板11和第二极板31的材质均为超导电塑料，超导电塑料提高了导电性能，减少了单电池自身的电阻，提高了单电池的充放电性能；第一框板6和第二框板7均为绝缘体，防止单电池自身两极短路。
经过热压处理后，第一极板11、第一框板6、离子膜2、第二框板7和第二极板31依次相固定而成为一个密封体结构。
如图4和图5所示，由该方法制造的单电池的装堆方法，包括以下步骤：
S301、将单电池的第一极板11和第二极板31的外侧均与第三毡层5相贴合，第三毡层5与第一极板11和第二极板31均通过热压处理固定为一体，第三毡层5在第一粘层12和第二粘层32所在平面的投影覆盖整个第一毡层12和第二毡层32，保证了单电池内的电量能够有效地传导至下一单电池，提高了单电池的充放电能力；
S302、将上述单电池按正极与正极相邻、负极与负极相邻的方式进行排列，两个相邻的正极形成一个共同的正极，两个相邻的负极形成一个共同的负极。
单电池排列后首端与尾端的极板的极性相反，即单电池在装堆时个数为奇数个。在装堆过程中，相邻两个单电池的第三毡层5紧密接触，便于减小两个相邻单电池间的接触电阻。第三毡层5为碳毡和/或石墨毡。
实施例2
本实施例的液流电池用单电池的一体化制造方法与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例的液流电池用单电池的一体化制造方法中，步骤S101包括以下步骤：
S101-1、将第一框板6、离子膜2和第二框板7进行热压处理，使三者固定为一体结构；
S101-2、将上述一体结构、正极板1和负极板3在热压处理固定为一体。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.液流电池用单电池的一体化制造方法，包括以下步骤：
S101、将正极板（1）、第一框板（6）、离子膜（2）、第二框板（7）和负极板（3）进行热压处理，使五者固定为一体，所述离子膜（2）位于第一框板（6）与第二框板（7）之间；
S102、在热压处理后的第一框板（6）和第二框板（7）上均开设流道孔。
2.根据权利要求1所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，所述步骤S101包括以下步骤：
S101-1、将第一框板（6）、离子膜（2）和第二框板（7）进行热压处理，使三者固定为一体结构；
S101-2、将上述一体结构、正极板（1）和负极板（3）在热压处理固定为一体。
3.根据权利要求1或2所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，所述正极板（1）包括第一极板（11）和第一毡层（12），所述第一框板（6）设有第一容置腔，所述第一毡层（12）位于第一容置腔内，所述第一极板（11）位于第一框板（6）的一侧。
4.根据权利要求3所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，所述负极板（3）包括第二极板（31）和第二毡层（32），所述第二框板（7）设有第二容置腔，所述第二毡层（32）位于第二容置腔内，所述第二极板（31）位于第二框板（7）的一侧。
5.根据权利要求4所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，所述第一毡层（12）和第二毡层（32）均为碳毡和/或石墨毡。
6.根据权利要求5所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，所述第一极板（11）和第二极板（31）的材质均为超导电塑料，所述第一框板（6）和第二框板（7）均为绝缘体。
7.根据权利要求6所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，经过所述热压处理后，所述第一极板（11）、第一框板（6）、离子膜（2）、第二框板（7）和第二极板（31）依次相固定。
8.根据权利要求7所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，由该方法制造的单电池的装堆方法包括以下步骤：
S301、将所述单电池的第一极板（11）和第二极板（31）的外侧均与第三毡层（5）相贴合；
S302、将上述单电池按正极与正极相邻、负极与负极相邻的方式进行排列。
9.根据权利要求8所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，所述单电池排列后首端与尾端的极板的极性相反。
10.根据权利要求9所述的液流电池用单电池的一体化制造方法，其中，所述第三毡层（5）为碳毡和/或石墨毡。
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