CN110970647B - 一种能够实现密封的液流电池和电池堆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液流电池领域，公开了一种能够实现密封的液流电池和电池堆，该液流电池包括：隔膜；隔膜的一侧依次设置有电极、密封垫和双极板；密封圈；双极板上设置有集流区域和与密封圈匹配的凹槽，凹槽外环于所述集流区域，密封圈置于凹槽内，密封垫覆盖于密封圈上；隔膜的另一侧依次设置有对侧电极、对侧密封垫和对侧双极板；对侧密封圈；对侧双极板上设置有对侧集流区域和与对侧密封圈匹配的对侧凹槽，对侧凹槽外环于所述对侧集流区域，对侧密封圈置于对侧凹槽内，对侧密封垫覆盖于对侧密封圈上；紧固部件，用于对液流电池进行压紧，使得密封圈和对侧密封圈发生形变实现密封。本发明提供的液流电池能够实现较好的密封，装配简单，制造难度小。

Description

一种能够实现密封的液流电池和电池堆

技术领域

本发明涉及液流电池领域，具体地涉及一种能够实现密封的液流电池和电池堆。

背景技术

储能技术是制约社会发展多个领域的关键技术。在交通领域，电动车因为零排放和环保等优势被认为是目前广泛使用的内燃机车替代者，但是由于续航能力差，安全性差等缺点，其大规模推广仍然举步维艰。在电力领域，火力发电机需要储能技术进行调频，光伏和风能等新能源技术需要储能技术平滑输出，从而实现大规模上网。在信息通讯领域，大量的信号基站需要储能技术提供不间断电源，以防止通讯中断。在其他工作和生活领域，人们需要各种储能技术保证手机通讯、电脑供电、电器工作等任务。目前已经开发成功多种储能技术，按照不同的原理，可以分为抽水蓄能、相变储能、飞轮储能和电化学储能等储能技术。

液流电池是一类电化学储能技术，一般利用充放电过程中正极和负极液相中活性物质价态的变化实现能量的储存和释放。目前已经开发成功的包括全钒液流电池、铁铬液流电池和锌溴液流电池等技术。液流电池具有独立的能量单元和功率单元，能量单元一般指电池的正极和负极电解液，电解液中活性物质的浓度和体积决定了液流电池的能量上限，功率单元一般指单电池或者电池堆，电解液流过电池堆内的电极，活性物质在电极表面发生反应，从而将化学能转化为电能，或者将电能转化为化学能。构成电池堆的基本单元是单电池，一般的电池堆由十几至几十个单电池串联构成，而每个单电池由双极板、电极、板框、膜等多个部件串联在一起，为了保证电解液不发生渗漏，要求以上所有部件相接触的边缘之间不能有空隙，是密封良好的。但是，由于单个电堆由上百片以上材料构成，保证所有部件之间的密封，难度极大，这也是液流电池工程化和商业化需要解决的关键问题之一。

CN101651220A公开了一种液流电池一体化装置，其主要使用粘结的方式将液流电池主要部件连接在一起，达到密封的目的。包括使用耐酸粘结剂将质子交换膜与液流框粘接在一起，该方法简化了电池组装过程，提高了电池的密封性。但是，其主要是通过化学粘结方式将液流电池主要部件连接在一起，虽然达到密封的目的，但是造成主要部件材料部分区域发生化学变化，无法回收使用，同时不利于维修，导致电池成本偏高，不利于其产业化。

CN102867974A公开了一种液流电池密封结构，该密封结构主要针对多个串联在一起的液流电池，将相邻的第一个电池正极液流框和第二个电池负极液流框之间采用嵌入式的密封结构，即在流体框边缘设置U型槽，在槽内放置双极板，在双极板与U型槽之间放置密封圈，通过螺栓锁紧后的板框挤压U型槽内的密封圈，从而达到密封的目的。该密封方式的核心是使用嵌入式结构，结构比较巧妙，密封效果也较明显，不足之处在于结构过分复杂，关键部件制造难度较大，电池堆装配难度较大，产品良率较低。

CN103840180A公开了一种液流电池线密封结构，该结构主要内容是在液流电池电极框上设置有环状的线密封槽，其中线密封槽与电极框表面的交线为两条环状线，电极框平面上两条环状线的中线为轴线，垂直于该轴线的密封槽的横截面上，靠近电极框表面一侧侧边的一处的密封槽的宽度小于此处到远离电极框表面一侧侧边间的一处的密封槽的宽度。其虽然可以实现以上部件的可靠密封，同时方便安装线密封胶条，防止胶条扭曲和错误。该结构简单，容易实施，不足之处在于装配电池堆时，定位较困难，容易发生线密封材料的跑偏，翘角，装配难度较大，产品良率较低。

综上，目前亟需一种密封效果好，装配简单，制造难度较小的液流电池密封技术。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的液流电池密封效果差，密封结构装配复杂、制造难度大的问题，提供一种能够实现密封的液流电池和电池堆。本发明提供的液流电池能够实现较好的密封，且装配简单，制造难度小。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种能够实现密封的液流电池，包括：

隔膜；

隔膜的一侧依次设置有电极、密封垫和双极板；

密封圈；

所述双极板上设置有集流区域和与上述密封圈匹配的凹槽，所述凹槽外环于所述集流区域，密封圈置于凹槽内，密封垫覆盖于密封圈上；

隔膜的另一侧依次设置有对侧电极、对侧密封垫和对侧双极板；

对侧密封圈；

所述对侧双极板上设置有对侧集流区域和与上述对侧密封圈匹配的对侧凹槽，所述对侧凹槽外环于所述对侧集流区域，对侧密封圈置于对侧凹槽内，对侧密封垫覆盖于对侧密封圈上；

紧固部件，所述紧固部件用于对液流电池进行压紧，使得密封圈和对侧密封圈发生形变实现密封。

优选情况下，所述密封圈和对侧密封圈各自独立地为空心结构。

优选情况下，所述密封圈和对侧密封圈内的压力各自独立地大于1atm。

一般的密封件，如密封圈由某种材料构成，一般是实心结构，采用本发明的优选实施方式，对于局部的缺陷或者微小的凹槽/空隙具有较好的填隙作用，更有利于避免发生局部渗漏。

本发明第二方面提供一种电池堆，所述电池堆包括上述的液流电池。

本发明的发明人在研究过程中发现，实现液流电池有效密封的关键是密封结构与密封材料的有效配合。本发明在设计密封结构时，首先在双极板上设置联通的凹槽，该凹槽既有固定密封材料(密封圈)的作用，同时又具备导向作用，另外在密封材料发生形变时，可以与密封材料紧密结合，发挥密封作用。

本发明通过引入了一种复合密封结构，其通过密封圈(优选为空心、微正压)与凹槽相配合，同时在密封圈上部设置密封垫，该密封结构既具备一般密封圈的功能，又具备导向、局部微小体积或自适应密封功能，方法简单新颖，可以有效提高液流电池堆装配效率，提高产品良率，降低生产成本。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益技术效果：

(1)本发明通过在密封结构中引入一种密封圈(优选具备空心结构，优选内部正压)，在外力挤压条件，该密封圈材料可以与凹槽配合，实现主体的密封。优选地，密封圈具备空心结构，内部正压，该种优选情况下，可以实现密封圈外壁局部形变，具备局部填隙功能，实现自适应密封，对于由于加工或长时间运行造成的双极板凹槽、密封垫等材料表面微小的凹坑等缺陷，实现较好的密封，避免微漏发生。

(2)本发明在密封圈结构上设置密封垫，该密封垫区别于一般相关技术中报道的板框结构，与双极板进行分体式设计，结构灵活，方便进行电极腔室厚度的快速调整，同时密封效果好，在装配过程中，不容易发生错位、变型等问题。

附图说明

图1是液流电池组件示意图；

图2是实施例1液流电池的双极板的示意图；

图3是实施例1液流电池的双极板和密封垫的示意图；

图4是密封圈的横截面示意图；

图5是液流电池示意图；

图6是实施例2液流电池的对侧双极板的示意图；

图7是实施例2液流电池的双极板和密封垫的示意图。

附图标记说明

1-隔膜 21-电极 22-对侧电极

31-密封垫 32-对侧密封垫 41-双极板

42-对侧双极板 411-集流区域 421-对侧集流区域

5-端板 61-密封圈 62-对侧密封圈

71-凹槽 72-对侧凹槽 81-电解液储罐

82-对侧电解液储罐 91-电解液入口 92-对侧电解液入口

101-电解液出口 102-对侧电解液出口 8-紧固部件

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面提供一种能够实现密封的液流电池，如图1所示，包括：

隔膜1；

隔膜1的一侧依次设置有电极21、密封垫31和双极板41；

密封圈61；

所述双极板41上设置有集流区域411和与上述密封圈61匹配的凹槽71，所述凹槽71外环于所述集流区域411，密封圈61置于凹槽71内，密封垫31覆盖于密封圈61上；

隔膜1的另一侧依次设置有对侧电极22、对侧密封垫32和对侧双极板42；

对侧密封圈62；

所述对侧双极板42上设置有对侧集流区域421和与上述对侧密封圈62匹配的对侧凹槽72，所述对侧凹槽72外环于所述对侧集流区域421，对侧密封圈62置于对侧凹槽72内，对侧密封垫32覆盖于对侧密封圈62上；

紧固部件8，所述紧固部件8用于对液流电池进行压紧，使得密封圈61和对侧密封圈62发生形变实现密封。

本发明中，所述的隔膜1的一侧依次设置有电极21、密封垫31、双极板41，隔膜1的另一侧依次设置有对侧电极22、对侧密封垫32、对侧双极板42，指的是以隔膜1为中心，由内至外(由隔膜1至双极板41、对侧双极板42)的方向的设置。

本发明对所述隔膜1的一侧和另一侧没有特别的限定，两者可以是相同的对称设置，也可以不同，只要具有本发明上述的结构即可。

本发明所述的与密封圈61匹配的凹槽71和与对侧密封圈62匹配的对侧凹槽72中的“匹配”是指能够使得密封圈61能够放置于凹槽71中，对侧密封圈62能够放置于对侧凹槽72中，凹槽71的尺寸相对于密封圈61、对侧凹槽72的尺寸相对于对侧密封圈62不会过大，也不会过小。为了实现有效密封，结合本发明公开内容，本领域技术人员能够明确“匹配”的概念。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封圈61和对侧密封圈62各自独立地为空心结构，进一步优选地，所述密封圈61和对侧密封圈62均为空心结构。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封圈61和对侧密封圈62内的压力各自独立地大于1atm，进一步优选为1-5atm，更优选为1.2-3atm。优选情况下，所述密封圈61和对侧密封圈62内部各自独立地充有空气和/或惰性气体。所述惰性气体可以为零族气体和/或氮气，所述惰性气体优选为氮气。

该种本发明的上述优选实施方式(空心结构、压力大于1atm)，更有利于实现密封圈61和对侧密封圈62外壁局部形变，具备局部填隙功能，实现自适应密封，对于由于加工或长时间运行造成的双极板凹槽、密封垫等材料表面微小的凹坑等缺陷，实现更好的密封，避免微漏发生。

根据本发明，对密封圈61和对侧密封圈62的具体形状没有特别的限定，其横截面可以各自独立地为规则或不规则的四边形、三边形或环形。优选地，所述密封圈61和对侧密封圈62的横截面各自独立地为环形，优选为圆环，如图4所示。该种优选实施方式不但有利于密封圈61和对侧密封圈62的加工，且更有利于实现更好的密封，避免微漏发生。

优选情况下，所述密封圈61的横截面直径大于凹槽71的深度。优选情况下，所述对侧密封圈62的横截面直径大于对侧凹槽72的深度。所述密封圈61的横截面直径和对侧密封圈62的横截面直径是指没有经过紧固部件8作用下的，未经压缩的横截面直径。采用该种优选实施方式，更有利于实现更好的密封，避免微漏发生。

进一步优选地，所述密封圈61的横截面直径比凹槽71的深度大0.1-0.5mm，优选为0.2-0.4mm。进一步优选地，所述对侧密封圈62的横截面直径比对侧凹槽72的深度大0.1-0.5mm，优选为0.2-0.4mm。采用该种优选实施方式更有利于实现更好的密封，避免微漏发生，更有利于提高液流电池的局部填隙功能。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封圈61的横截面直径大于凹槽71的宽度；所述对侧密封圈62的横截面直径大于凹槽71的宽度。

进一步优选地，所述密封圈61的横截面直径比凹槽71的宽度大0.1-0.5mm，优选为0.2-0.4mm。进一步优选地，所述对侧密封圈62的横截面直径比对侧凹槽72的宽度大0.1-0.5mm，优选为0.2-0.4mm。采用该种优选实施方式更有利于实现更好的密封，避免微漏发生，更有利于提高液流电池的局部填隙功能。

本发明所述的横截面直径是指密封圈61和对侧密封圈62的横截面为圆环时的圆环的外径。

当密封圈61和对侧密封圈62的横截面不是圆环时，密封圈61放置于凹槽71内，优选密封圈61的上端面高于凹槽71的上端面；对侧密封圈62放置于对侧凹槽72内，优选对侧密封圈62的上端面高于对侧凹槽72的上端面。密封圈61放置于凹槽71内，优选密封圈61呈压缩状态；对侧密封圈62放置于对侧凹槽72内，优选对侧密封圈62呈压缩状态。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封圈61和对侧密封圈62各自独立地选自氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶和聚氨酯中的至少一种，进一步优选为氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶和硅橡胶中的至少一种。所述氟橡胶可以选自四丙氟橡胶、全氟橡胶和聚四氟乙烯中的至少一种。

如图2所示，本发明所述的凹槽71外环于所述集流区域411是指所述集流区域411处于凹槽71形成的封闭结构内。对侧凹槽72外环于所述对侧集流区域421具有相同含义。

根据本发明的一种具体实施方式，所述凹槽71和所述对侧凹槽72均为首尾相接的连通结构。其可以为规则的形状，也可以为不规则的形状，优选为规则形状。

根据本发明的一种优选实施方式，如图3所示，所述凹槽71和所述对侧凹槽72的横截面各自独立地为长方形(包括正方形)。

根据本发明，优选地，所述凹槽71和所述对侧凹槽72的宽度各自独立地为0.5-2mm。本发明实施例部分以0.6mm为示例进行说明。

根据本发明，优选地，所述凹槽71的深度不大于所述双极板41厚度的二分之一，进一步优选地，所述凹槽71的深度为所述双极板41厚度的六分之一至三分之一。

根据本发明，优选地，所述对侧凹槽72的深度不大于所述对侧双极板42厚度的二分之一，进一步优选地，所述对侧凹槽72的深度为所述对侧双极板42厚度的六分之一至三分之一。

根据本发明，优选地，所述凹槽71邻近双极板41的边缘位置设置。优选地，所述对侧凹槽72邻近对侧双极板42的边缘位置设置。采用该种优选实施方式，更有利于获得更好的密封效果。

进一步优选地，所述凹槽71与双极板41的边缘的距离为5-10mm。进一步优选地，对侧凹槽72与对侧双极板42的边缘的距离为5-10mm。

根据本发明，所述凹槽71和对侧凹槽72的数量可以为一个，也可以为两个以上(优选为2-3个)，本发明对此没有特别的限定，且凹槽的数量与密封圈的数量相同。

根据本发明的一种具体实施方式，所述双极板41上设置有一个或两个以上所述凹槽71，所述密封圈61的数量与所述凹槽71的数量相同；优选地，两个以上所述凹槽71并行设置，如图2所示；进一步优选地，两个相邻凹槽71之间的距离为0.5-2mm，例如1.5mm。

根据本发明的一种具体实施方式，所述对侧双极板42上设置有一个或两个以上所述对侧凹槽72，所述对侧密封圈62的数量与所述对侧凹槽72的数量相同；优选地，两个以上所述对侧凹槽72并行设置；进一步优选地，两个相邻对侧凹槽72之间的距离为0.5-2mm，例如1.5mm。

根据本发明，优选地，所述密封垫31和所述对侧密封垫32的宽度分别大于所述凹槽71和所述对侧凹槽72的宽度。

当所述双极板41上设置两个以上所述凹槽71时，可以选用一个密封垫31，也可以选用与所述凹槽71相同数量的密封垫31。当选用一个密封垫31时，优选密封垫31的宽度大于所有凹槽71宽度之和和相邻凹槽71的距离之和的总宽度，即实现所述凹槽71的全部覆盖。当选用与所述凹槽71相同数量的密封垫31时，每个密封垫31的宽度均大于其覆盖的凹槽71的宽度。

所述对侧密封垫32的设置原则同于密封垫31，在此不再赘述。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封垫31和所述对侧密封垫32的厚度各自独立地为8-20mm。

根据本发明的一种优选实施方式，所述密封垫31和所述对侧密封垫32各自独立地选自聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯和增强型高分子复合材料中的至少一种，进一步优选为聚四氟乙烯、聚氯乙烯和增强型复合高分子材料中的至少一种。

根据本发明，所述隔膜1可以为本领域常规使用的任何隔膜，本发明对其没有特别的限定，所述隔膜1可以只要能够允许液流电池正极和负极(上述电极和对侧电极)连通离子通过即可，优选地，所述隔膜1选自阳离子交换膜、阴离子交换膜和筛分膜中的至少一种，进一步优选地，可以为磺酸型隔膜材料、高分子多孔膜材料、有机/无机复合材料和无机隔膜材料中的至少一种。所述隔膜1可以通过商购得到。

本发明所述电极21和对侧电极22对应于液流电池的正极和负极，可以为本领域常规使用的各种多孔电极。优选地，所述电极21和对侧电极22各自独立地选自碳纸、碳毡、石墨纸和石墨毡中的至少一种。

根据本发明，所述双极板41和对侧双极板42可以为本领域常规使用的双极板，所述双极板可以为任意的导电材料，如可以各自独立地选自石墨材料、石墨/高分子复合材料和导电碳材料中的至少一种。

根据本发明的一种具体实施方式，所述液流电池还包括位于双极板41和对侧双极板42外侧(靠近隔膜1为内侧，远离隔膜1为外侧)的端板5。所述端板5用于固定液流电池，所述端板的材料包括但不限于金属材料、金属/高分子复合材料、玻璃纤维/高分子复合材料。

根据本发明的一种具体实施方式，如图5所示，该液流电池还包括：电解液储罐81、电解液入口91、电解液出口101、对侧电解液储罐82、对侧电解液入口92和对侧电解液出口102；电解液入口91和电解液出口101使得电解液储罐81中的电解液在电解液储罐81和电极21之间循环流动；对侧电解液入口92和对侧电解液出口102使得对侧电解液储罐82中的对侧电解液在对侧电解液储罐82和对侧电极22之间循环流动。

本发明对所述电解液和对侧电解液没有特别的限定，电解液和对侧电解液对应于正极电解液和负极电解液，可以为本领域常规使用的各种电解液，本发明在此不再赘述。

根据本发明，所述紧固部件8的作用是对液流电池进行压紧，可以为本领域常规使用的各种部件，优选地，所述紧固部件8选自螺栓和/或焊条。本发明实施例中以螺栓为例进行说明。

本发明第二方面提供一种电池堆，所述电池堆包括上述的液流电池。本领域技术人员可以根据实际情况进行相应的设置，所述电池堆可以包括两个以上串联设置的所述液流电池。本发明所述电池堆配有一个或两个以上的电解液储罐81和一个或两个以上的对侧电解液储罐82，电解液储罐81提供电解液，对侧电解液储罐82提供对侧电解液。

结合以下实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

液流电池如图1所示，包括：隔膜1；隔膜1的一侧依次设置有电极21(多孔碳纤维毡，商自西格里，牌号为KFD2.5EA，尺寸为200mm×200mm×2.5mm)、密封垫31和双极板41(300mm×300mm×3mm，石墨材质)；隔膜1的另一侧依次设置有对侧电极22(同电极21)、对侧密封垫32和对侧双极板42(同双极板41)。如图5所示，该液流电池还包括电解液储罐81、电解液入口91、电解液出口101、对侧电解液储罐82、对侧电解液入口92和对侧电解液出口102；电解液入口91和电解液出口101使得电解液储罐81中的电解液在电解液储罐81和电极21之间循环流动；对侧电解液入口92和对侧电解液出口102使得对侧电解液储罐82中的对侧电解液在对侧电解液储罐82和对侧电极22之间循环流动。

双极板41和对侧双极板42外侧设有端板5。

如图2、图3所示，所述双极板41上设置有集流区域411(200mm×200mm)和设置在双极板41边缘的两圈并行的凹槽71，两圈并行的凹槽71外环于所述集流区域411，凹槽71的深度为0.5mm，宽度为0.6mm，两圈并行的凹槽71之间的距离为1.5mm，外圈的凹槽71的外边缘距离双极板41外边缘10mm。在两圈并行的凹槽71分别放入与之匹配的密封圈61(聚四氟乙烯材质，如图4所示，横截面为圆环，内径为0.5mm，外径为0.8mm)，密封圈61中充有氩气，且密封圈61内的压力为1.2atm。密封垫31覆盖于两个密封圈61上，密封垫31的材质为PVC，厚度为1.5mm，宽度为20mm。对侧双极板42上进行同双极板41相同的设置。

采用紧固部件8(螺栓)对液流电池进行压紧，使得密封圈61和对侧密封圈62发生形变实现密封，得到液流电池。

对比例1

一个液流电池，包括：隔膜；隔膜的一侧依次设置有电极(多孔碳纤维毡，商自西格里，牌号为KFD2.5EA，尺寸为200mm×200mm×2.5mm)、板框(300mm×300mm×2mm，板框空心，边缘厚度10mm，PVC材质)、双极板(300mm×300mm×3mm，膨胀石墨材质)；隔膜的另一侧依次设置有对侧电极(同电极)、对侧板框板框(300mm×300mm×2mm，板框空心，边缘厚度20mm，PVC材质)和对侧双极板(同双极板)。该液流电池还包括电解液储罐、电解液入口、电解液出口、对侧电解液储罐、对侧电解液入口和对侧电解液出口；电解液入口和电解液出口使得电解液储罐中的电解液在电解液储罐和电极之间循环流动；对侧电解液入口和对侧电解液出口使得对侧电解液储罐中的对侧电解液在对侧电解液储罐和对侧电极之间循环流动。双极板和对侧双极板外侧设有端板。

板框边缘设有凹槽，凹槽环绕对应双极板上的集流区域，凹槽的深度为0.5mm，宽度为1.5mm。在凹槽内嵌入O型圈(直径6mm，截面圆形，丁腈橡胶材质)，并用环氧树脂粘结O型圈和板框，用双极板覆盖板框。对侧板框进行相同设置。

采用紧固部件对液流电池进行压紧，使得O型圈和对侧密O型圈发生形变实现密封，得到液流电池。

实施例2

按照实施例1装配液流电池，不同的是，双极板41和对侧双极板42上均设置一圈凹槽，保留外圈的凹槽，不设置内圈的凹槽，相对应的不设置内圈的密封圈，密封垫的宽度为10mm，对侧双极板42的示意图如图6、图7所示。

实施例3

按照实施例1装配液流电池，不同的是，密封圈61和对侧密封圈62内部充有空气，且压力为1atm。

实施例4

按照实施例1装配液流电池，不同的是，密封圈61和对侧密封圈62均为实心结构。

实施例5

按照实施例2装配液流电池，不同的是，双极板41和对侧双极板42上上设置的凹槽的宽度为1mm，深度为0.9mm，与凹槽匹配的密封圈的外径为1mm，内径为0.5mm，材质为丁腈橡胶。

试验例

对上述实施例1-5和对比例1的液流电池的密封性能进行测试，具体如下：

向液流电池中泵入去离子水，到达一定水压时，关闭液流电池的出口和入口阀门，保压2小时，如果无压降出现，则认为，该液流电池在该水压下能够达到密封要求。将实施例1-5和对比例1的液流电池的密封效果列于表1中。

表1

	密封效果
		实施例1	水压达到5atm，保压2小时无压降
对比例1	水压达到2atm，保压2小时出现压降
		实施例2	水压达到4atm，保压2小时无压降
实施例3	水压达到3.5atm，保压2小时无压降
		实施例4	水压达到3atm，保压2小时无压降
实施例5	水压达到3atm，保压2小时无压降

从上述内容可以看出，本发明提供的液流电池能够实现较现有技术更好的密封效果，且装配简单，制造难度小，另外本发明提供的液流电池可以省去液流框的使用。而现有技术通过化学粘结方式将液流电池主要部件连接在一起，虽然达到密封的目的，但是造成主要部件材料部分区域发生化学变化，无法回收使用，同时不利于维修，导致电池成本偏高，不利于其产业化；而现有技术通过将相邻的第一个电池正极液流框和第二个电池负极液流框之间采用嵌入式的密封结构的方案，结构过分复杂，关键部件制造难度较大，电池堆装配难度较大，产品良率较低。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种能够实现密封的液流电池，包括：

隔膜(1)；

隔膜(1)的一侧依次设置有电极(21)、密封垫(31)和双极板(41)；

密封圈(61)；

所述双极板(41)上设置有集流区域(411)和与上述密封圈(61)匹配的凹槽(71)，所述凹槽(71)外环于所述集流区域(411)，密封圈(61)置于凹槽(71)内，密封垫(31)覆盖于密封圈(61)上；

隔膜(1)的另一侧依次设置有对侧电极(22)、对侧密封垫(32)和对侧双极板(42)；

对侧密封圈(62)；

所述对侧双极板(42)上设置有对侧集流区域(421)和与上述对侧密封圈(62)匹配的对侧凹槽(72)，所述对侧凹槽(72)外环于所述对侧集流区域(421)，对侧密封圈(62)置于对侧凹槽(72)内，对侧密封垫(32)覆盖于对侧密封圈(62)上；

紧固部件(8)，所述紧固部件(8)用于对液流电池进行压紧，使得密封圈(61)和对侧密封圈(62)发生形变实现密封；

所述密封圈(61)的横截面直径比凹槽(71)的深度大0.2-0.4mm，所述对侧密封圈(62)的横截面直径比对侧凹槽(72)的深度大0.2-0.4mm；

所述密封圈(61)的横截面直径比凹槽(71)的宽度大0.2-0.4mm，所述对侧密封圈(62)的横截面直径比对侧凹槽(72)的宽度大0.2-0.4mm；

所述密封圈(61)和对侧密封圈(62)内的压力各自独立地为1.2-3atm；

所述密封垫(31)和所述对侧密封垫(32)的厚度各自独立地为0.5-2mm。

2.根据权利要求1所述的液流电池，其中，所述密封圈(61)和对侧密封圈(62)各自独立地为空心结构。

3.根据权利要求1所述的液流电池，其中，所述密封圈(61)和对侧密封圈(62)的横截面各自独立地为环形。

4.根据权利要求3所述的液流电池，其中，所述密封圈(61)和对侧密封圈(62)的横截面各自独立地为圆环。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述密封圈(61)和对侧密封圈(62)内部各自独立地充有空气和/或惰性气体。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述密封圈(61)和对侧密封圈(62)各自独立地选自氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶和聚氨酯中的至少一种。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述凹槽(71)和所述对侧凹槽(72)的宽度各自独立地为0.5-2mm。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述凹槽(71)的深度不大于所述双极板(41)厚度的二分之一。

9.根据权利要求8所述的液流电池，其中，所述凹槽(71)的深度为所述双极板(41)厚度的六分之一至三分之一。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述对侧凹槽(72)的深度不大于所述对侧双极板(42)厚度的二分之一。

11.根据权利要求10所述的液流电池，其中，所述对侧凹槽(72)的深度为所述对侧双极板(42)厚度的六分之一至三分之一。

12.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述凹槽(71)邻近双极板(41)的边缘位置设置。

13.根据权利要求12所述的液流电池，其中，所述凹槽(71)与双极板(41)的边缘的距离为5-10mm。

14.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述对侧凹槽(72)邻近对侧双极板(42)的边缘位置设置。

15.根据权利要求14所述的液流电池，其中，所述对侧凹槽(72)与对侧双极板(42)的边缘的距离为5-10mm。

16.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，

所述双极板(41)上设置有一个或两个以上所述凹槽(71)，所述密封圈(61)的数量与所述凹槽(71)的数量相同。

17.根据权利要求16所述的液流电池，其中，两个以上所述凹槽(71)并行设置。

18.根据权利要求17所述的液流电池，其中，两个相邻凹槽(71)之间的距离为0.5-2mm。

19.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述对侧双极板(42)上设置有一个或两个以上所述对侧凹槽(72)，所述对侧密封圈(62)的数量与所述对侧凹槽(72)的数量相同。

20.根据权利要求19所述的液流电池，其中，两个以上所述对侧凹槽(72)并行设置。

21.根据权利要求20所述的液流电池，其中，两个相邻对侧凹槽(72)之间的距离为0.5-2mm。

22.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，

所述密封垫(31)和所述对侧密封垫(32)的宽度分别大于所述凹槽(71)和所述对侧凹槽(72)的宽度。

23.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述密封垫(31)和所述对侧密封垫(32)各自独立地选自聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯和增强型高分子复合材料中的至少一种。

24.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，该液流电池还包括：电解液储罐(81)、电解液入口(91)、电解液出口(101)、对侧电解液储罐(82)、对侧电解液入口(92)和对侧电解液出口(102)；

电解液入口(91)和电解液出口(101)使得电解液储罐(81)中的电解液在电解液储罐(81)和电极(21)之间循环流动；

对侧电解液入口(92)和对侧电解液出口(102)使得对侧电解液储罐(82)中的对侧电解液在对侧电解液储罐(82)和对侧电极(22)之间循环流动。

25.根据权利要求1-4中任意一项所述的液流电池，其中，所述紧固部件(8)选自螺栓和/或焊条。

26.一种电池堆，所述电池堆包括权利要求1-25中任意一项所述的液流电池。

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