CN106328974A - 一种液流电池电堆及应用此电堆的液流电池体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液流电池电堆及应用此电堆的液流电池体系，属于液流电池领域。所述电堆由外向内包括端板，电极板，导流框和双极板。所述导流框中包含与电极板相接触的H字形多孔导电集流体。所述多孔导电集流体以泡沫铜或多孔炭毡为材质，并采取H字形的结构设计，有效改善了导流框与集流体间导液衔接处电解悬浮液中固体析出并沉积的问题，提高电池性能并延长电池使用寿命。

Description

一种液流电池电堆及应用此电堆的液流电池体系
技术领域
本发明属于新能源领域，特别涉及一种液流电池电堆及应用此电堆的液流电池体系。
背景技术
随着社会与科技的进步，人们的生活方式对电池性能提出了更高要求，世界各国研究者也一直致力于研发更好的化学电源。电池被广泛应用于各个领域，从电动汽车、手持设备到微芯片。锂二次电池是20世纪90年代发展起来的绿色电源，因其具有高可逆容量、高电压、高循环性能和较高能量密度等优异性能而备受青睐，被称为21世纪的主导电源。
锂硫电池是正在开发的锂二次电池体系中具有最高能量密度的一种，尤其近些年，以其不可比拟的高比容量和能量密度以及材料价格低廉、存储量大等优越性受到越来越多的研发人员的重视。锂硫液流电池中，活性物质锂和硫均匀分布在电解液中，并随电解液循环流动，从而能够根据需求扩充容量。假设正极的硫完全转化为硫化锂，则可释放出的理论比容量为1672mAh/g，理论比能量密度为2600Wh/kg，比目前商用的金属氧化物等正极材料高出了数量级的性能，是高性能锂二次电池的代表和方向。有望为电动车、混合动力车、航空航天等高耗能器件提供持久的能量，也可以做成廉价高效的储能系统。
但是，锂硫液流电池也存在一些问题阻碍了其发展。其中最关键的制约因素是单质硫的导电率较低，造成硫活性物质的利用率较低，现有技术无法大规模提高硫正极活性物质的密度，导致电池功率密度较低。因此，为最大限度地提高电池流量，现阶段的多采用多孔导电集流体来增大电解液中单质硫与电极板之间的接触面积，从而提高电池导电性。但是这一设计存在着一定的问题，当电解液沿着导流框流入多孔导电集流体时，集流体的多孔结构会阻碍电解液当中的固态颗粒的流通，导致其在导流框与集流体的导液衔接处发生析出和沉积，并造成电路阻塞，使得电池性能与寿命严重下降。
发明内容
本发明的主要目的在于改善上述技术当中存在的问题，提供一种新型的液流电池电堆及应用此电堆的液流电池体系。所述电堆采用H字形集流体结构设计，可有效缓冲从导流框流入集流体的电解液的流速，防止固体的析出和沉积以及电路的阻塞。为改善上述技术问题，本发明提供的方案为：
提供一种新型的液流电池电堆。所述电堆由外向内包括端板，电极板，导流框和双极板，所述导流框中包含与电极板相接触的多孔导电集流体。
作为进一步的改进，所述多孔导电集流体为H字形结构。
作为进一步的改进，所述多孔导电集流体的H字形开口长度为H字形多孔导电集流体总长度的2/3-9/10。
作为进一步的改进，所述多孔导电集流体的每侧H字形开口宽度为H字形多孔导电集流体宽度的1/10-1/3。
作为进一步的改进，所述多孔导电集流体的厚度与导流框的厚度相同。
作为进一步的改进，所述多孔导电集流体的材质为多孔炭毡。
作为进一步的改进，所述多孔炭毡的体积密度为0.01-700g/cm3。
作为进一步的改进，所述多孔导电集流体的材质为多孔泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍、泡沫银中的一种或多种。
作为进一步的改进，所述多孔泡沫金属的孔隙率为5-800ppi。
提供一种液流电池体系，所述液流电池体系包含上述的液流电池电堆系统。
附图说明
图1为本发明实施例中H字形多空导电集流体结构及其与导流框相对位置的示意图。
具体实施方式
如图1所示，H字形多孔导电集流体1放置在导流框2中央的反应腔内。H字形开口长度q为H字形多孔导电集流体总长度A的2/3-9/10。每侧H字形开口宽p度为H字形多孔导电集流体宽度B的1/10-1/3。下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施方式一
将多孔炭毡裁剪至H字形，其中H字形开口长度为H字形总长度的4/5，每侧H字形开口宽度为H字形宽度的1/4。所得到的H字形多孔炭毡即作为电池电堆的多孔导电集流体。
将多孔导电集流体置入导流框空腔内制得电池电堆的导流框并按照端板，电极板，导流框和双极板的次序组装成所述液流电池电堆系统。
实施方式二
将孔隙率为80ppi的多孔泡沫镍裁剪至H字形，其中H字形开口长度为H字形总长度的3/5，每侧H字形开口宽度为H字形宽度的1/5。所得到的H字形多孔泡沫镍即作为电池电堆的多孔导电集流体。
将多孔导电集流体置入导流框空腔内制得电池电堆的导流框并按照端板，电极板，导流框和双极板的次序组装成所述液流电池电堆系统。
实施方式三
将孔隙率为40ppi的多孔泡沫铜裁剪至H字形，其中H字形开口长度为H字形总长度的5/7，每侧H字形开口宽度为H字形宽度的2/5。所得到的H字形多孔泡沫镍即作为电池电堆的多孔导电集流体。
将多孔导电集流体置入导流框空腔内制得电池电堆的导流框并按照端板，电极板，导流框和双极板的次序组装成所述液流电池电堆系统。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围之内，根据本发明的技术方案及其发明构思进行等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液流电池用电堆，所述电堆由外向内包括端板，电极板，导流框和双极板，其特征在于，所述导流框中包含与电极板相接触的多孔导电集流体。
2.根据权利要求1中所述的电堆，其特征在于，所述多孔导电集流体为H字形结构。
3.根据权利要求2中所述的电堆，其特征在于，所述多孔导电集流体的H字形开口长度为导流框长度的2/3-9/10。
4.根据权利要求2中所述的电堆，其特征在于，所述多孔导电集流体的每侧H字形开口深度为导流框宽度的1/10-1/3。
5.根据权利要求1中所述的电堆，其特征在于，所述多孔导电集流体的厚度与导流框的厚度相同。
6.根据权利要求1中所述的电堆，其特征在于，所述多孔导电集流体的材质为多孔炭毡。
7.根据权利要求6中所述的电堆，其特征在于，所述多孔炭毡的体积密度为0.01-700g/cm3。
8.根据权利要求1中所述的电堆，其特征在于，所述多孔导电集流体的材质为多孔泡沫金属，包括泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍、泡沫银中的一种或多种。
9.根据权利要求8中所述的电堆，其特征在于，所述多孔泡沫铜的孔隙率为5-800ppi。
10.一种液流电池体系，其特征在于，所述液流电池体系包含权利要求1至9任意一项所述的电堆。
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