CN107123824B - 一种液流电池的电堆结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液流电池的电堆结构，包括重复叠合的单元电池和隔膜，单元电池由导流板、双极板、导流板依次叠合而成，其特征在于，电堆结构中不含密封垫，垂直于双极板所在平面的电堆侧面采用封装端板进行封装，所述封装端板的厚度为1‑50mm。本发明设计的电堆结构在垂直于双极板所在平面的电堆侧面采用封装端板进行封装，液流电池电堆中不需设计密封垫圈就可以实现液流电池的完全密封。

Description

一种液流电池的电堆结构
技术领域
本发明涉及化学储能中的液流电池领域，尤其是一种液流电池的电堆结构。
背景技术
光能和风能等新能源具有清洁、可再生等优点，并在近年来随着光伏和风电技术的完善得以日益进入市场，在全国乃至全世界范围内都兴建了大量的光伏和风电电站，并且有不断扩大的趋势。但是，光电和风电具有不稳定性和间歇性，与电力系统现有的电网体系并不兼容，大量的光电或风电直接并网会给电力系统带来极大的管理困难，因此，采用大功率和大容量的电化学储能来调节新能源电力是新能源利用发展的必然趋势，液流电池是极为适用于这种需求的技术。
液流电池的实际储能活性物质为具有一定浓度的正极电解液和负极电解液，两种电解液分别在电堆的电极上进行反应，实现电能和化学能的相互转换。电池运行时，通过泵系统的运行来实现电解液在电堆、储液罐和管路系统中的流动循环，从而加速储能反应的速率和离子对流交换混合的速率。但是，由于电解液的性质和液流电池中密封结构和连接结构的设计，电解液的泄漏是液流电池中的一个常见问题。目前常见的液流电池内部采用密封垫圈并在外部加螺栓加固的方式进行电解液的密封。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种利用新的密封结构实现完全密封的液流电池电堆结构。
本发明采用的技术方案如下：
一种液流电池的电堆结构，包括重复叠合的单元电池和隔膜，单元电池由导流板、双极板、导流板依次叠合而成，其特征在于，电堆结构中不含密封垫，垂直于双极板所在平面的电堆侧面采用封装端板进行封装，所述封装端板的厚度为1-50mm。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在垂直于双极板所在平面的电堆侧面采用封装端板进行封装，液流电池电堆中不需设计密封垫圈就可以实现液流电池的完全密封。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1提供本发明实施例提供的液流电池电堆结构的正视图。
其中1-封装端板、2-导流板、3-电极板、4-电极、5-隔膜
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
图1提供本发明实施例提供的液流电池电堆结构的正视图，如图1所示，一种液流电池的电堆结构，包括重复叠合的单元电池和隔膜，单元电池由导流板、双极板、导流板依次叠合而成，其特征在于，电堆结构中不含密封垫，垂直于双极板所在平面的电堆侧面采用封装端板进行封装，所述封装端板的厚度为1-50mm。
一片双极板与两片导流板通过注塑、粘结、焊接、化学结合等方式连接成无缝的结构单元，并装入电极构成单元电池。双极板为碳材料和塑料材料的复合板，厚度为0.5～4mm；导流板为高分子材料，厚度为2～6mm；电极材料为石墨毡、碳毡、碳布、碳纸、碳纤维，厚度为0.2～5.5mm。隔膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜、微孔高分子膜、介孔高分子膜，隔膜厚度为50～220μm。
所述封装端板为高分子材料，封装端板通过物理手段或者化学手段封装在与双极板所在平面垂直的电堆侧面，封装方式包括粘结、焊接、化学结合等方式。
平行于双极板所在平面的电堆侧面也设置有封装端板，封装端板为金属、塑料或复合材料端板，并由螺栓紧固结构进行加固。
所述电堆结构可应用于全钒液流电池、铁铬液流电池、有机液流电池、有机无机杂化液流电池。
实施例1，按照图1所示结构装配电池单元，其中双极板3为厚度为0.8mm的碳和聚丙烯的复合板，导流板2为厚度为2.8mm的聚乙烯板，双极板3和导流板2通过焊接实现连接，电极4为4.5mm厚的石墨毡。该电池单元同Nafion115离子交换膜按图1所示的结构进行交错叠合，完成10片单元叠合并进行四边端板封装，端板为厚度为5mm的聚丙烯板，通过焊接紧密高强度封装在与电极板所在平面垂直的电堆四个侧面。四边端板封装完毕后，最后在电堆外部与电池单元平行的方向加入铝合金端板，并由螺栓紧固结构进行加固制成电堆。将以上电堆通入全钒液流电池电解液进行充放电循环，实现95％的库伦效率和80％的电压效率。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种液流电池的电堆结构，包括重复叠合的单元电池和隔膜，单元电池由导流板、双极板、导流板依次叠合而成，其特征在于，电堆结构中不含密封垫，垂直于双极板所在平面的电堆侧面采用第一封装端板进行封装，所述第一封装端板的厚度为1-50mm，所述第一封装端板紧密高强度封装在垂直于双极板所在平面的电堆侧面，所述第一封装端板为高分子材料。
2.根据权利要求1所述的一种液流电池的电堆结构，其特征在于，所述封装方式包括物理手段封装和化学手段封装。
3.根据权利要求1所述的一种液流电池的电堆结构，其特征在于，平行于双极板所在平面的电堆侧面设置有第二封装端板。
4.根据权利要求3所述的一种液流电池的电堆结构，其特征在于，所述第二封装端板为金属、塑料或复合材料端板。
5.根据权利要求1所述的一种液流电池的电堆结构，其特征在于，所述电堆结构可应用于全钒液流电池、铁铬液流电池、有机液流电池或有机无机杂化液流电池。
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