CN108767289B - 一种电池用电极框结构 - Google Patents
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Abstract
本发明主要公开了一种电池用电极框结构，其技术方案：包括电极框主体，电极框主体中间设置有电极腔，所述电极框主体四角分别设有正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口，所述正极进液口依次连接有位于电极框主体正面的正极进液主流道、正极进液第一分流道以及正极进液夹层流道，正极出液口依次连接有位于电极框主体正面的正极出液主流道、正极出液第一分流道以及正极出液夹层流道，所述电极框主体正面覆盖有双极板，电极框主体反面设有离子交换膜，所述双极板和离子交换膜覆盖在正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口处均开设有通孔。本发明具有结构简单，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是一种电池用电极框结构。
背景技术
全钒液流电池常温常压运行，安全可靠，即使正负极电解液发生互混，也不会发生爆炸和燃烧。循环寿命长，可深度充放电，充放电特性良好，响应速度快，能量效率高；钒离子的电化学可逆性高，电化学极化小，适合大电流快速充放电；功率和容量分别由电芯和电解液的数量决定，因此功率和容量可独立设计，设计灵活；环境友好，电解液可循环使用和再生利用。全钒液流电池主要通过电极框将电极、双极板、离子交换膜等部件组装成电堆。电极框是电极材料、双极板材料的载体，还为电解液提供流道，从而成为电化学反应的载体，因此电极框的结构设计对电堆性能和运行起至关重要的作用。
目前全钒液流电池体积较大，电解液流道设计原因，会造成电解液流动分布不均匀，能量密度偏低，成本偏高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种电池用电极框结构，结构简单，可提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种电池用电极框结构，包括电极框主体，电极框主体中间设置有为放置电极的电极腔，所述电极框主体四角分别设有正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口，所述正极进液口依次连接有位于电极框主体正面的正极进液主流道、正极进液第一分流道以及正极进液夹层流道，正极出液口依次连接有位于电极框主体正面的正极出液主流道、正极出液第一分流道以及正极出液夹层流道，所述电极框主体正面覆盖有双极板，所述电极框主体反面设有离子交换膜，所述双极板和离子交换膜覆盖在正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口处均开设有通孔。
本发明进一步：所述正极进液夹层流道和正极出液夹层流道结构相同，且均设有第二分流道，所述第二分流道槽深度大于正极进液第一分流道或正极出液第一分流道的槽深度。相互之间的槽深度有一定落差。
本发明进一步：电极框主体厚度为厚度2-15mm，长度为100-1000mm，宽度为100-1000mm。
本发明进一步：所述电极框主体的材质采用共聚PP、HDPE、LLDPE、PVC、PVDF等耐化学腐蚀性能和成型加工性能较好的高分子材料。
本发明进一步：所述正极进液第一分流道、正极出液第一分流道按均匀间隔分割有小流道，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率。
本发明进一步：所述正极进液口和正极出液口呈对角关系，负极进液口和负极出液口呈对角关系。正极进液口和正极出液口连接的正极进/出液主流道和正极进/出液分流道结构相同，负极进液口和负极出液口连接的负极进/出液主流道和负极进/出液分流道结构相同。
本发明具有有益效果为：
所述电极框主体四角分别设有正极进液口、正极出液口、负极进液口和负极出液口，电解液通过正极进液口进入，然后依次流向正极进液主流道、正极进液第一分流道、正极进液夹层流道以及第二分流道，通过第二分流道均匀分配至电极腔内，而经过电极腔反应后，又依次经过第二分流道、正极出液夹层流道、正极出液第一分流道、正极出液主流道，最后从正极出液口流出，电解液通过第一分流道、第二分流道，后能均匀分布在电极上，减小电化学极化，提高反应效率。电极框主体正面覆盖有双极板，所述电极框主体反面设有离子交换膜对各个流道进行密封，但是进出液口处需要开设有通孔。本发明具有结构简单，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率。
附图说明
图1为本发明电极框主体的正面结构示意图；
图2为本发明电极框主体的反面结构示意图；
图3为本发明电极框主体反面连接离子交换膜示意图；
图4为本发明中第二分流道在电极框主体上的截面示意图；
图5为本发明中第二分流道结构示意图。
附图标记：1、电极腔；2、离子交换膜；5、第二分流道；11、正极进液口；12、正极出液口；13、负极进液口；14、负极出液口；21、正极进液主流道；22、正极进液第一分流道；23、正极进液夹层流道；24、正极出液主流道，25正极出液第一分流道，26、正极出液夹层流道。
具体实施方式
结合附图，对本发明较佳实施例做进一步详细说明。
如图1-5所述的一种电池用电极框结构，包括电极框主体，电极框主体中间设置有为放置电极的电极腔1，所述电极框主体四角分别设有正极进液口11、正极出液口12、负极进液口13和负极出液口14，所述正极进液口11和正极出液口12呈对角关系，负极进液口13和负极出液口14呈对角关系。所述正极进液口11依次连接有位于电极框主体正面的正极进液主流道21、正极进液第一分流道22以及正极进液夹层流道23，正极出液口12依次连接有位于电极框主体正面的正极出液主流道24、正极出液第一分流道25以及正极出液夹层流道26，所述正极进液夹层流道23和正极出液夹层流道26结构相同，且均设有第二分流道5，所述第二分流道5槽深度大于正极进液第一分流道22或正极出液第一分流道25的槽深度，相互之间的槽深度有一定落差。所述正极进液第一分流道22、正极出液第一分流道25按均匀间隔分割有小流道，均匀分布在电极上，减小电化学极化，提高反应效率。第二分流道5与平面结构的长度等于正极进液第一分流道22或正极出液第一分流道25的长度。
电极框主体厚度为厚度2-15mm，长度为100-1000mm，宽度为100-1000mm。本实施例中，电极框主体厚度为厚度7mm，长度为1000mm，宽度为600mm，内部电极腔1长度和宽度尺寸为800mm*400mm，正极进液主流道21和正极出液主流道24槽深2mm，宽度8mm，长度400mm，所述正极进液第一分流道22和正极出液第一分流道25槽深2mm，长度380mm，其中分割的小流道宽5mm，长15mm，正极进液夹层流道23平面结构长380mm，宽8mm，第二分流道5槽深2.5mm。
所述双极板将整个电极框主体正面覆盖，所述电极框主体反面设有离子交换膜2，所述双极板和离子交换膜2覆盖在正极进液口11、正极出液口12、负极进液口13和负极出液口14处均开设有通孔，通孔大小与进出液口大小相适配。
实际工作时，电解液通过正极进液口11进入，然后依次流向正极进液主流道21、正极进液第一分流道22、正极进液夹层流道23以及第二分流道5，通过第二分流道5均匀分配至电极腔1内，而经过电极腔1反应后，又依次经过第二分流道5、正极出液夹层流道26、正极出液第一分流道25、正极出液主流道24，最后从正极出液口12流出，负极进液口13和负极出液口14电解液的流入流出和以上结构顺序相同。本发明具有结构简单，提高电解液的分布均匀性，提高电池反应效率和能量效率。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种电池用电极框结构，包括电极框主体，其特征在于：电极框主体中间设置有为放置电极的电极腔(1)，所述电极框主体四角分别设有正极进液口(11)、正极出液口(12)、负极进液口(13)和负极出液口(14)，所述正极进液口(11)依次连接有位于电极框主体正面的正极进液主流道(21)、正极进液第一分流道(22)以及正极进液夹层流道(23)，正极出液口(12)依次连接有位于电极框主体正面的正极出液主流道(24)、正极出液第一分流道(25)以及正极出液夹层流道(26)，所述电极框主体正面覆盖有双极板，所述电极框主体反面设有离子交换膜(2)，所述双极板和离子交换膜(2)覆盖在正极进液口(11)、正极出液口(12)、负极进液口(13)和负极出液口(14)处均开设有通孔；
所述正极进液夹层流道(23)和正极出液夹层流道(26)结构相同，且均设有第二分流道，所述第二分流道槽深度大于正极进液第一分流道(22)或正极出液第一分流道(25)的槽深度；
所述正极进液第一分流道(22)、正极出液第一分流道(25)按均匀间隔分割有小流道。
2.根据权利要求1所述的一种电池用电极框结构，其特征在于：电极框主体厚度为厚度2-15mm，长度为100-1000mm，宽度为100-1000mm。
3.根据权利要求1所述的一种电池用电极框结构，其特征在于：所述正极进液口(11)和正极出液口(12)呈对角关系，负极进液口(13)和负极出液口(14)呈对角关系。
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