CN107845825A - 一种氧化还原液流电池端板与端电池间的密封件及电堆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化还原液流电池端板与端电池间的密封件，其包括端头和密封圈；端头包括一平板，平板的上下表面分别设有圆柱形突起，于上表面圆柱形突起、平板、下表面圆柱形突起上同轴分别设置有相连通的通孔。本发明通过设置该密封件实现了端板与端电池之间的密封，所设置的双层密封结构极大的提高了密封效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域，特别涉及液流电池的电堆结构。
背景技术
能源是国民经济可持续发展和国家安全的重要基础，电力作为清洁便利的二次能源利用形式，随着经济的发展，需求量日益增加。化石能源的大量消耗所造成的环境压力日益突出，因此，节约化石能源，研究和开发大规模利用风能、太阳能等可再生能源，实现节能减排以及能源多样化成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。据报道，2030年欧盟气候和能源政策框架的目标是将可再生能源在能源消费结构中的占比提高到27％。我国政府也已宣布，在2020年我国可再生能源在能源消费结构中的比重将达到15％。因此，可再生能源正逐渐从传统化石能源的补充能源发展为真正的替代能源。但是可再生能源普遍存在着不连续性和反调峰特性，对并入电网提出了新的挑战。储能技术，尤其是电化学储能技术作为解决这一问题的关键技术近年来得到了全社会的关注。其中尤其以液流电池为代表的新型电池技术得到了长足的发展，得到各专家和企业的广泛青睐。
液流电池装配时采用压滤机的方式，将多节电池依次串联起来，用双极板连接相邻两节电池。液路上采用并联的方式将电解液均匀性分配进每节单电池中。其中密封结构的可靠性极大的决定了整个电堆的可靠性。一般每节单电池的正、负极电极框的外边缘以及框上的进出口流道处均设置有密封结构，其形式为面密封橡胶垫、线密封橡胶线、粘结剂如热熔胶以及激光焊接等。电堆中每节单电池的密封方式相同并且固定，可极大的简化密封设计。但与端板和集流板相邻的端电池的一极电极框上的进出液口与电堆的进出液总管道直接相连，一旦密封结构不利，不但会引起正、负极间电解液的相互渗漏，更会腐蚀集流板，造成严重的电解液外泄。因此需要特别设计的密封结构才能保证电解液不泄露。
发明内容
为解决电堆端电池电极框上的电解液进出管路与电堆的电解液进出口总管路之间的密封问题，本发明提供一种适用于端电池的电极框上电解液进出液口与电堆进出液总管路之间密封结构，极大的避免了电解液在该处的泄露，保证了电堆的可靠性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为如下：
一种氧化还原液流电池端板与端电池间的密封件，其包括端头和密封圈。端头包括一平板，平板的上下表面分别设有圆柱形突起，于上表面圆柱形突起、平板、下表面圆柱形突起上同轴分别设置有相连通的通孔；在平板的上表面设有一环形凹槽，上圆柱形突起处于环形凹槽内侧边缘所围绕的区域内；密封圈包括一圆环状平板，圆环状平板下表面设有环形凸台，圆环状平板上表面设有圆环形凸台；密封圈的环形凸台置于端头的环形凹槽内，密封圈的圆环状平板套设于端头的上表面圆柱形突起外部。
上述的密封件，在密封圈的圆环形凸台的内壁面上沿径向设有圆环形突起，圆环形突起位于端头的上表面圆柱形突起远离端头平板一侧表面。
所述的密封件的端头上突起的横截面为圆形。端头材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或ABS。
所述的密封件中密封圈材料为氟橡胶、硅橡胶或三元乙丙橡胶。
所述密封件进行端板与端电池间密封的氧化还原液流电池电堆，电堆由2个以上相邻的单电池通过双极板串联而成，在串联电池的两端用集流板连接外部电流，形成充放电回路，两端集流板外侧设置绝缘塑料板；绝缘塑料板外侧设置金属端板对串联电池进行压紧；其中一侧的金属端板的外边缘上设置有电堆的正极电解液进、出管口和负极电解液的进、出管口；每节单电池的电极框上设置有与金属端板上正、负极电解液的进、出管口相对应位置的电解液流通通孔和电解液流道孔；每个双极板上也设置有与电极框上电解液流通通孔和电解液流道孔同心的通孔；其特征在于：
端头上表面圆柱形突起插入集流板的电解液流通通孔中，密封圈的圆环状平板位于集流板的电解液流通通孔与端头的上表面圆柱形突起之间；密封圈的圆环形凸台插入至与集流板上电解液流通通孔相对应的双极板上电解液流通通孔中，并与双极板上电解液流通通孔相对应的电极框上电解液流通通孔的四周边缘相贴接；端头下表面圆柱形突起插入端板的电解液流通通孔中。
所述电堆中，在金属端板的正极电解液进、出管口和负极电解液的进、出管口处设置有专门加工的端头，端头由上表面圆柱形突起、平板和环形凹槽组成；
上表面圆柱形突起上表面和平板表面为平行的两个平面，其中上表面圆柱形突起设置在金属端板上更靠近相邻单电池一侧，平板设置在远离电池一侧，且平板的表面面积大于上表面圆柱形突起上表面；
于上述端头上设置有密封圈，其由第一压缩面、第二压缩面和定位凸台组成。两个压缩面之间相互平行；第一压缩面配合安置在端头的第一压缩端面上，第二压缩面配合安置在端头的第二压缩断面上；通过将定位凸台装配在端头的定位槽内实现密封圈的安装定位；
金属端板压紧电堆时，圈的第一压缩面与相邻的一极电极框的电解液进出液通孔和流道口周围的密封线槽紧密压合实现第一道密封。第二压缩面与相邻的单电池的双极板的通孔周围的平面紧密压合实现第二道密封。
本发明通过设置该密封件实现了端板与端电池之间的密封，所设置的双层密封结构极大的提高了密封效率和可靠性。
附图说明
图1液流电池端电池的进出液口密封件；a.端头，b.密封圈；
1-第一压缩端面，2第二压缩端面，3定位槽，4电解液流通通孔，5第一压缩面，6第二压缩面，7定位凸台。
图2端头与密封圈装配图；
1电极框，2第一道密封，3第二道密封，4双极板，5密封圈，6集流板，7端头。
具体实施方式
实施例1
图1为设置在金属端板电解液进出口总管路处的塑料端头，塑料端头的中心设置了用于电解液流通的通孔，电堆外部的电解液通过该通孔流入电堆内的正、负极电极框。该塑料端头设置了第一压缩端面和第二压缩端面，两个端面相互平行。配套的密封圈如图1中b所示。其设置了第一压缩面和第二压缩面。密封圈与塑料端头之间通过定位凸台与定位槽之间的配合定位。塑料端头上的第一压缩端面和第二压缩端面与密封圈的内型面吻合。图2为电堆装配后电极框、双极板、集流板、塑料端头和密封圈的位置关系。密封圈的第一压缩面与电极框紧密压合，形成第一道密封，防止电解液接触双极板的电解液流通通孔的断面。第二压缩面与双极板紧密贴合，形成第二道密封，进一步防止电解液接触集流板，造成外漏。本实施例中第一压缩端面和第二压缩端面不限于环形，也可以是异形的闭环结构；第一压缩面和第二压缩面不限于环形，也可以是异形的闭环结构。
Claims (7)
1.一种氧化还原液流电池端板与端电池间的密封件，其包括端头和密封圈；
端头包括一平板，平板的上下表面分别设有圆柱形突起，于上表面圆柱形突起、平板、下表面圆柱形突起上同轴分别设置有相连通的通孔；
于平板的上表面设有一环形凹槽，上圆柱形突起处于环形凹槽内侧边缘所围绕的区域内；
密封圈包括一圆环状平板，圆环状平板下表面设有环形凸台，圆环状平板上表面设有圆环形凸台；
密封圈的环形凸台置于端头的环形凹槽内，密封圈的圆环状平板套设于端头的上表面圆柱形突起外部。
2.如权利要求1中所述的密封件，其特征在于：
于密封圈的圆环形凸台的内壁面上沿径向设有圆环形突起，圆环形突起位于端头的上表面圆柱形突起远离端头平板一侧表面。
3.如权利要求1中所述的密封件，其特征在于：
端头上突起的横截面为圆形。
4.如权利要求1中所述的密封件，其特征在于：端头材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或ABS；端头上表面圆柱形突起、下表面圆柱形突起、通孔、环形凹槽同轴。
5.如权利要求1所述的密封件，其特征在于：密封圈材料为氟橡胶、硅橡胶或三元乙丙橡胶；密封圈的圆环状平板、环形凸台、圆环形凸台同轴。
6.一种采用权利要求1-5任一所述密封件进行端板与端电池间密封的氧化还原液流电池电堆，电堆由2个以上相邻的单电池通过双极板串联而成，在串联电池的两端用集流板连接外部电流，形成充放电回路，两端集流板外侧设置绝缘塑料板；绝缘塑料板外侧设置金属端板对串联电池进行压紧；其中一侧的金属端板的外边缘上设置有电堆的正极电解液进、出管口和负极电解液的进、出管口；每节单电池的电极框上设置有与金属端板上正、负极电解液的进、出管口相对应位置的电解液流通通孔和电解液流道孔；每个双极板上也设置有与电极框上电解液流通通孔和电解液流道孔同心的通孔；其特征在于：
端头上表面圆柱形突起插入集流板的电解液流通通孔中，密封圈的圆环状平板位于集流板的电解液流通通孔与端头的上表面圆柱形突起之间；密封圈的圆环形凸台插入至与集流板上电解液流通通孔相对应的双极板上电解液流通通孔中，并与双极板上电解液流通通孔相对应的电极框上电解液流通通孔的四周边缘相贴接；
端头下表面圆柱形突起插入端板的电解液流通通孔中。
7.如权利要求6中所述的电堆，其特征在于：在金属端板的正极电解液进、出管口和负极电解液的进、出管口处设置有专门加工的端头，端头由上表面圆柱形突起、平板和环形凹槽组成；
上表面圆柱形突起上表面和平板表面为平行的两个平面，其中上表面圆柱形突起设置在金属端板上更靠近相邻单电池一侧，平板设置在远离电池一侧，且平板的表面面积大于上表面圆柱形突起上表面；
于上述端头上设置有密封圈，其由第一压缩面、第二压缩面和定位凸台组成；两个压缩面之间相互平行；第一压缩面配合安置在端头的第一压缩端面上，第二压缩面配合安置在端头的第二压缩断面上；通过将定位凸台装配在端头的定位槽内实现密封圈的安装定位；金属端板压紧电堆时，密封圈的第一压缩面与相邻的一极电极框的电解液进出液通孔和流道口周围的密封线槽紧密压合实现第一道密封；第二压缩面与相邻的单电池的双极板的通孔周围的平面紧密压合实现第二道密封。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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