CN106099154A - 一种连续化电池组结构装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能及液流电池领域，具体为一种连续化电池组结构装置。电池单元两侧板刻有独立流道，采用独立的进液回液体系，中间夹有隔膜，电池框外侧设计有密封结构，使得各单片电池能够紧密连接。单片电池单元边缘设计楔形结构与之配套的楔形自较紧卡夹两两紧密连接，通过独到的结构设计实现了电池的不间断维护。本发明设计为液流电池堆的设计、组装、维护提供了一种新颖的设计思路，进一步解决了现有技术中存在的电池堆维护困难、不能连续运行等问题。本发明电池组单元结构实现了单元化生产，装配简单，并一定程度降低系统损耗，提高能量利用率。

Description

一种连续化电池组结构装置

技术领域

本发明涉及储能及液流电池领域，具体为一种连续化电池组结构装置。

背景技术

随着液流电池的发展，电堆的产业化生产时代已经到来，在电堆设计、组装、维护过程中，没有一个成熟的结构思路来指导这一整套流程。因此，为了降低维护成本，脱离实验室模式，实现电堆连续化运行，有必要进行相关结构上的创新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续化电池组结构装置，进一步解决了现有技术中存在的电池堆维护困难、不能连续运行等问题。

本发明的技术方案为：

一种连续化电池组结构装置，单片电池单元采用楔形结构如下：卡夹通过滑道夹持电池框，电池框上端合并后宽度大于电池框下端合并后宽度，卡夹上端与电池框上端相配合，卡夹下端与电池框下端相配合，卡夹上端的滑道宽度大于卡夹下端的滑道宽度；电池框上端较宽的滑道楔块配合卡夹上端较宽的楔形滑道卡夹，电池框下端较窄的滑道楔块配合卡夹下端较窄的楔形滑道卡夹。

所述的连续化电池组结构装置，单片电池单元边缘设计楔形结构与之配套的楔形自较紧卡夹两两紧密连接。

所述的连续化电池组结构装置，各个单片电池单元通过楔形卡夹上的固定孔，使用螺杆螺栓紧密的结合为一个电池组整体。

所述的连续化电池组结构装置，电池单元两侧板刻有独立流道，采用独立的进液回液体系，中间夹有隔膜，电池框外侧设计有密封结构，使得各单片电池能够紧密连接。

所述的连续化电池组结构装置，单片电池单元之间通过双极板连接在一起，在电堆双极板突出端配套联通装置；当联通双极板之间的卡夹闭合时，单片电池单元相对于电堆短路。

所述的连续化电池组结构装置，在一片电池框上布置有正极进液口和正极出液口，在另一电池框上布置有负极进液口和负极出液口；电解液经泵打入到进液口后在电池框的内部中通流道经过，从正极进液口分配流道或负极进液口分配流道进入电极进行电化学反应，后再从相对应的出液口分配流道流出，流出电池框。

所述的连续化电池组结构装置，两个电池框叠合后形成楔形结构，两个电池框通过相配合的楔形滑道卡紧，逐渐使两个电池框紧合，在电池框两侧对称配有电极和密封垫片。

所述的连续化电池组结构装置，单片电池单元采用抽插式组装，抽插式电池结构单体包括电池框、隔膜、电极、卡夹、密封垫片，具体结构如下：隔膜两侧对称设置电池框，两个电池框之间通过卡夹夹紧，两个电池框的外侧依次对称设置电极、密封垫片，形成电池单元，两个以上的电池单元组装，每个电池单元具有独立性。

所述的连续化电池组结构装置，该连续化电池组结构装置包括：电池框、隔膜、电极、卡夹、密封垫片、双极板、绝缘垫板、连接母排、连接插件、螺母、弹簧、螺杆，具体结构如下：

隔膜两侧对称设置电池框，两个电池框之间通过卡夹夹紧，两个电池框的外侧依次对称设置电极、密封垫片，形成电池单元；两个以上的电池单元组装结构外侧依次对称设置双极板，双极板之间设置电池单元，双极板的外侧对称设置绝缘垫板；绝缘垫板以及双极板之间通过螺杆连接，螺杆的一端安装螺母，在螺母与绝缘垫板之间的螺杆上套装弹簧，电池组的侧面通过连接插件与连接母排连接。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明电池组单元结构实现了单元化生产，装配简单，通过独特的设计实现了电堆的不间断运行以及快速维护，并一定程度降低系统损耗，提高能量利用率。

2、本发明结构简单，降低了电堆生产安装难度，提高了生产效率，并有效的降低了电堆的维护成本。

3、本发明为液流电池堆的设计、组装、维护提供了新颖的设计思路，因采用模块化设计思路，所以可针对不同种类液流电堆的设计、生产中，提高了产品的设计灵活性。

附图说明

图1为本发明的电池单元楔形结构装配图。

图2为抽插式电池结构单体的爆炸图。

图3为电池装配的示意图。

图4为本发明的总装配示意图。

图中，1电池框；2隔膜；3电极；4卡夹；5密封垫片；6双极板；7绝缘垫板；8连接母排；9连接插件；10螺母；11弹簧；12螺杆；13正极进液口；14负极进液口；15正极出液口；16负极出液口；17电池框上端；18电池框下端；19卡夹上端；20卡夹下端；21正极进液口分配流道；22负极进液口分配流道。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的电池单元楔形结构如下：卡夹4通过滑道夹持电池框1，电池框上端17合并后宽度大于电池框下端18合并后宽度，卡夹上端19与电池框上端17相配合，卡夹下端20与电池框下端18相配合，卡夹上端19的滑道宽度大于卡夹下端20的滑道宽度。电池框上端17较宽的滑道楔块配合卡夹上端19较宽的楔形滑道卡夹，电池框下端18较窄的滑道楔块配合卡夹下端20较窄的楔形滑道卡夹。

在一片电池框1上布置有1个正极进液口13和1个正极出液口15，在另一电池框1上布置有1个负极进液口14和1个负极出液口16。电解液经泵打入到进液口后在电池框1的内部中通流道经过，从7个小圆孔(正极进液口分配流道21或负极进液口分配流道22)进入电极进行电化学反应，后再从相对应的7个小圆孔(出液口分配流道)流出，流出电池框。

两个电池框1叠合后形成楔形结构，两个电池框1通过相配合的楔形滑道卡紧，逐渐使两个电池框1紧合，在电池框1两侧对称配有电极3和密封垫片5。这样，逐渐紧合的两个电池框1和中间的隔膜2密封，利用卡夹4封装成为一个电池单元。其中，电池框为PVC板或不导电的塑料板，耐酸碱腐蚀。而卡夹4为一定刚性的金属或非金属材料加工而成，卡夹4的下面有底，保证刚性且不变形。

封住后的电池结构单体本身就是一个独立的电池单元，电池单元可以有泵提供正负极的电解质溶液，所以不存在与其他电池串起来共同进出液的情况发生。

如图2、图3所示，抽插式电池结构单体包括电池框1、隔膜2、电极3、卡夹4、密封垫片5等，具体结构如下：隔膜2两侧对称设置电池框1，两个电池框1之间通过卡夹4夹紧，两个电池框1的外侧依次对称设置电极3、密封垫片5，形成电池单元，两个以上的电池单元组装(图3)，其特点是每个电池单元具有独立性，电池单元之间都不会互相干扰，关掉任意电池的供液阀，不会对其他电池产生任何影响。

如图4所示，本发明连续化电池组结构装置，主要包括：电池框1、隔膜2、电极3、卡夹4、密封垫片5、双极板6、绝缘垫板7、连接母排8、连接插件9、螺母10、弹簧11、螺杆12等，具体结构如下：

隔膜2两侧对称设置电池框1，两个电池框1之间通过卡夹4夹紧，两个电池框1的外侧依次对称设置电极3、密封垫片5，形成电池单元。两个以上的电池单元组装结构外侧依次对称设置双极板6，双极板6之间设置电池单元，双极板6的外侧对称设置绝缘垫板7。绝缘垫板7以及双极板6之间通过螺杆12连接，螺杆12的一端安装螺母10，在螺母10与绝缘垫板7之间的螺杆12上套装弹簧11，电池组的侧面通过连接插件9与连接母排8连接。

其中，连接母排8平时不使用，假设倒数第二组电池单元的电极烧毁了，那么关掉这组的进出液阀，在停止供液的同时拿两个连接插件9，插入到双极板6和相对应连接母排8的缝隙中，通过连接母排8把该组短路，这样其他电池单元还是串联的，不受影响，然后用绝缘的把手把电池结构单体抽出来修理完后再插进去，所谓的抽插结构，实现了在线检修维护的功能，在这个工程中，电池是完全工作状态的。

结果表明，本发明连续化电池组结构装置具有如下特点：

(1)采用抽插式组装的方法，实现了电池的不间断维护。

(2)采用独特的单片电池结构设计，单片电池两侧板刻有独立流道，采用独立的进液回液体系，中间夹有隔膜，电池框外侧设计有密封结构，使得各单片电池能够紧密连接。

(3)单片电池边缘设计楔形结构与之配套的楔形自较紧卡夹两两紧密连接，操作简单，使用方便。

(4)各个单片电池通过楔形卡夹上的固定孔，使用螺杆螺栓紧密的结合为一个电池组整体。

(5)单片电池之间通过双极板连接在一起，在电堆双极板突出端配套一件联通装置，当联通双极板之间的卡夹闭合时，做到单片电池相对于电堆的短路现象。

(6)电堆中短路的单片电池可以随意拆装，闭合相应的液流流道后，可以进行具体维修，而不影响电堆整体的运行。

Claims (9)

1.一种连续化电池组结构装置，其特征在于，单片电池单元采用楔形结构如下：卡夹通过滑道夹持电池框，电池框上端合并后宽度大于电池框下端合并后宽度，卡夹上端与电池框上端相配合，卡夹下端与电池框下端相配合，卡夹上端的滑道宽度大于卡夹下端的滑道宽度；电池框上端较宽的滑道楔块配合卡夹上端较宽的楔形滑道卡夹，电池框下端较窄的滑道楔块配合卡夹下端较窄的楔形滑道卡夹。

2.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，单片电池单元边缘设计楔形结构与之配套的楔形自较紧卡夹两两紧密连接。

3.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，各个单片电池单元通过楔形卡夹上的固定孔，使用螺杆螺栓紧密的结合为一个电池组整体。

4.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，电池单元两侧板刻有独立流道，采用独立的进液回液体系，中间夹有隔膜，电池框外侧设计有密封结构，使得各单片电池能够紧密连接。

5.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，单片电池单元之间通过双极板连接在一起，在电堆双极板突出端配套联通装置；当联通双极板之间的卡夹闭合时，单片电池单元相对于电堆短路。

6.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，在一片电池框上布置有正极进液口和正极出液口，在另一电池框上布置有负极进液口和负极出液口；电解液经泵打入到进液口后在电池框的内部中通流道经过，从正极进液口分配流道或负极进液口分配流道进入电极进行电化学反应，后再从相对应的出液口分配流道流出，流出电池框。

7.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，两个电池框叠合后形成楔形结构，两个电池框通过相配合的楔形滑道卡紧，逐渐使两个电池框紧合，在电池框两侧对称配有电极和密封垫片。

8.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，单片电池单元采用抽插式组装，抽插式电池结构单体包括电池框、隔膜、电极、卡夹、密封垫片，具体结构如下：隔膜两侧对称设置电池框，两个电池框之间通过卡夹夹紧，两个电池框的外侧依次对称设置电极、密封垫片，形成电池单元，两个以上的电池单元组装，每个电池单元具有独立性。

9.按照权利要求1所述的连续化电池组结构装置，其特征在于，该连续化电池组结构装置包括：电池框、隔膜、电极、卡夹、密封垫片、双极板、绝缘垫板、连接母排、连接插件、螺母、弹簧、螺杆，具体结构如下：

隔膜两侧对称设置电池框，两个电池框之间通过卡夹夹紧，两个电池框的外侧依次对称设置电极、密封垫片，形成电池单元；两个以上的电池单元组装结构外侧依次对称设置双极板，双极板之间设置电池单元，双极板的外侧对称设置绝缘垫板；绝缘垫板以及双极板之间通过螺杆连接，螺杆的一端安装螺母，在螺母与绝缘垫板之间的螺杆上套装弹簧，电池组的侧面通过连接插件与连接母排连接。