CN111370730A - 一种液流电池用一体式双极板及电池单元框 - Google Patents

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吴晓亮
张建国
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Abstract

本发明涉及液流电池制造领域，具体为一种液流电池用一体式双极板及电池单元框。正负极电池框做成一个电池单元框，可以做成任意厚度，并且电池单元框中间是封闭的，根据液流电池工作电流密度不同，采用不同面积，不同数量的双极板材料嵌入到电池单元框中心区，制备一体式双极板及电池单元框。较现有技术相比，本发明提供的一体式双极板及电池单元框，省去了双极板与正负极电池框之间的密封，解决现有技术中双极板与电池单元框之间密封难、易渗漏问题，并且电池单元框可以做任意厚度，使得电池框与隔膜处的密封更容易，同时双极板的面积大大减少，既提高了电池可靠性又降低了电池成本，提高了经济性。

Description

一种液流电池用一体式双极板及电池单元框
技术领域
本发明涉及液流电池制造领域，具体为一种液流电池用一体式双极板及电池单元框。
背景技术
液流电池一种新的蓄电池，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是目前的一种新能源产品。氧化还原液流电池是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它最显著特点是规模化蓄电，在广泛利用可再生能源的呼声高涨形势下，可以预见，液流电池将迎来一个快速发展的时期。
液流电池普遍应用的条件尚不具备，对许多问题尚需进行深入的研究。由于电解质通常储存在外部，通常储存在容器中，并且通常通过反应器的电池(或多个电池)泵送，这样要求电池本身抵抗一定的压力，不能发生外漏，需要保证电池密封性能，提高电池可靠性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种液流电池用一体式双极板及电池单元框，解决现有技术中双极板与电池单元框之间密封难、易渗漏问题，本发明电池单元框可以做任意厚度，解决了电池框与隔膜处的密封差的问题，提高了电池可靠性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种液流电池用一体式双极板及电池单元框，电池单元框把正负极电池框做成整体，中间是封闭区域，根据液流电池工作电流密度不同，采用不同面积、数量和排列方式的双极板嵌入到电池单元框封闭区域，制备得到一体式双极板及电池单元框。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，电池单元框两侧正负极电池框结构相同。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，电池单元框两侧分别有进出液口和流道，电池框周缘设有密封结构的线槽。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，电池单元框中间是封闭区域，封闭区域高度要低于电池单元框。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，电池单元框是任意厚度。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，双极板材料是石墨、碳基复合材料、导电陶瓷、耐液流电池腐蚀的金属或其合金。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，双极板的形状是球体、圆柱体、三棱柱、长方体或正方体。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，双极板的面积、数量和排列方式取决于液流电池工作电流密度。
所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，双极板采用不同面积、数量和排列方式嵌入到电池单元框封闭区域。
本发明的设计思想是：
本发明的电池单元框把正负极电池框做成整体，根据液流电池工作电流密度不同，采用不同面积、数量和排列方式的双极板嵌入到电池单元框中心区域，既减少双极板的使用面积同时满足电池导电性需求，设计灵活，一体式双极板及电池单元框加工工艺简单，双极板尺寸不受限制。解决了现有双极板大尺寸加工困难，与电池框密封处容易断裂和泄漏问题。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明提供的一体式双极板及电池单元框，省去了双极板与电池框间的密封，解决现有技术中双极板与电池单元框之间密封难、易渗漏问题。
2、本发明电池单元框可以做任意厚度，电池框与隔膜处的密封得以解决，提高了电池可靠性。
3、本发明使用的双极板面积大大减少，降低了电池成本，提高了经济性。
附图说明
图1实施例1一体式双极板及电池单元框正视图；
图2实施例1一体式双极板及电池单元框侧视图；
图3实施例2一体式双极板及电池单元框正视图；
图4实施例2一体式双极板及电池单元框侧视图；
图5实施例3一体式双极板及电池单元框正视图；
图6实施例3一体式双极板及电池单元框侧视图；
图7实施例4一体式双极板及电池单元框正视图；
图8实施例4一体式双极板及电池单元框侧视图；
图中，标号名称如下：1电池单元框，2正极电池框，3负极电池框，4封闭区域，5双极板，6正极进液口，7正极出液口，8负极进液口，9负极出液口，10正极进液流道，11正极出液流道，12负极进液流道，13负极出液流道，14线槽。
具体实施方式
在具体实施过程中，由于现有液流电池中正负极各有一个电池框，每个电池框两侧分别接触双极板和隔膜，并且都需要密封，电池框的中间为中空区域，并且其厚度也易受密封方式的限制。如图1-图8所示，本发明把正极电池框2、负极电池框3相对做成一个整体的电池单元框1，电池单元框1两面正极电池框2、负极电池框3的结构相同，可以做成任意厚度，并且电池单元框1的表面周缘设有环形密封结构的线槽14，电池单元框1中间是封闭的封闭区域4，封闭区域4的高度要低于电池单元框1的高度。电池单元框1内侧与封闭区域4相对的两侧分别开有进出液口和流道，其中：正极进液口6、负极进液口8位于封闭区域4的一侧，正极出液口7、负极出液口9位于封闭区域4的另一侧，正极进液口6通过正极进液流道10与封闭区域4相连通，正极出液口7通过正极出液流道11与封闭区域4相连通，负极进液口8通过负极进液流道12与封闭区域4相连通，负极出液口9通过负极出液流道13与封闭区域4相连通。根据液流电池工作电流密度不同，采用不同面积，不同数量的双极板5嵌入到电池单元框1中心区，制备一体式双极板及电池单元框。
下面，通过实施例进一步详述本发明。
实施例1
如图1、图2所示，电池单元框1为矩形平板，尺寸为600mm×500mm×6mm，电池单元框1的双面均设有流道和进出液口；封闭区域4的尺寸为500mm×300mm×4mm；电池充放电电流密度设定为100mA/cm2，封闭区域4内嵌入球体石墨作为双极板5，表面积为1000mm2，石墨球数量为10个，以此电池单元框组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率94.1％，电压效率83.1％，能量效率78.1％。
实施例2
如图3、图4所示，电池单元框1为矩形平板，尺寸为600mm×400mm×7mm，电池单元框1的双面均设有流道和进出液口；封闭区域4的尺寸为500mm×250mm×6mm；电池充放电电流密度设定为100mA/cm2，封闭区域4内嵌入正方体导电塑料作为双极板5，表面积为2000mm2，正方体导电塑料数量为5个，以此电池单元框组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率93.2％，电压效率84.2％，能量效率78.5％。
实施例3
如图5、图6所示，电池单元框1为矩形平板，尺寸为800mm×800mm×8mm，电池单元框1的双面均设有流道和进出液口；封闭区域4的尺寸为600mm×600mm×3mm；电池充放电电流密度设定为100mA/cm2，封闭区域4内嵌入圆柱体石墨作为双极板5，表面积为2000mm2，圆柱体石墨数量为16个，以此电池单元框组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率95.0％，电压效率84.3％，能量效率80.1％。
实施例4
如图7、图8所示，电池单元框1为矩形平板，尺寸为900mm×700mm×9mm，电池单元框1的双面均设有流道和进出液口；封闭区域4的尺寸为800mm×500mm×5mm；电池充放电电流密度设定为100mA/cm2，封闭区域4内嵌入长方体复合碳板作为双极板5，表面积为5000mm2，长方体复合碳板数量为12个，以此电池单元框组装电池，电池充放电性能参数为：库仑效率92.6％，电压效率83.8％，能量效率77.6％。
实施例结果表明，较现有技术相比，本发明提供的一体式双极板及电池单元框，省去了双极板与电池框间的密封，解决现有技术中双极板与电池单元框之间密封难、易渗漏问题，并且电池单元框可以做任意厚度，电池框与隔膜处的密封得以解决，同时双极板的面积大大减少，既提高了电池可靠性又降低了电池成本，提高了经济性。

Claims (9)

1.一种液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，电池单元框把正负极电池框做成整体，中间是封闭区域，根据液流电池工作电流密度不同，采用不同面积、数量和排列方式的双极板嵌入到电池单元框封闭区域，制备得到一体式双极板及电池单元框。
2.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，电池单元框两侧正负极电池框结构相同。
3.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，电池单元框两侧分别有进出液口和流道，电池框周缘设有密封结构的线槽。
4.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，电池单元框中间是封闭区域，封闭区域高度要低于电池单元框。
5.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，电池单元框是任意厚度。
6.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，双极板材料是石墨、碳基复合材料、导电陶瓷、耐液流电池腐蚀的金属或其合金。
7.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，双极板的形状是球体、圆柱体、三棱柱、长方体或正方体。
8.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，双极板的面积、数量和排列方式取决于液流电池工作电流密度。
9.按照权利要求1所述的液流电池用一体式双极板及电池单元框，其特征在于，双极板采用不同面积、数量和排列方式嵌入到电池单元框封闭区域。
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