CN113540495B - 一种液流电池液流框结构及其侧面封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液流电池液流框结构，电堆组件包括极板组件、膜组件和端电极组件，极板组件、膜组件和端电极组件均包含液流框，还包括凸台，凸台设置在每个液流框侧面，电堆组件叠层后，相邻两凸台之间形成溢料槽，利用热熔或注塑方法使凸台部分融化后填充溢料槽或溢料槽内注塑形成注塑层，进而使电堆侧表面形成完整的密封结构，与现有的电堆封装结构相比密封性大大提高，可有效避免电堆出现电解液泄漏的问题。

Description

一种液流电池液流框结构及其侧面封装方法
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域，更具体的说是涉及一种液流电池液流框结构及其侧面封装方法。
背景技术
液流电池是一种新型蓄电储能设备，具有寿命长，环境友好，安全性高等优点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电等领域，可提高电网稳定性，保障电网安全。
电堆是液流电池系统的核心部件，是提供电化学反应的场所，现有的电堆一般采用片间密封的方法，大多依靠橡胶垫的压紧密封或液流板框突起筋条及对应凹槽配合的压紧密封。在电堆长期使用过程中，由于温度变化造成的材料膨胀或收缩，或材料老化、蠕变造成的材料弹性变差导致片间密封失效，产生电解液渗漏；
有鉴于此，如何提供一种避免电解液渗漏的液流电池电堆是本领域人员亟需解决的一个技术问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种液流电池液流框结构，电堆组件包括极板组件、膜组件和端电极组件，极板组件、膜组件和端电极组件均包含液流框，还包括凸台，所述凸台设置在所述每个液流框侧面，电堆组件叠层后，相邻两凸台之间形成溢料槽，所述凸台部分融化后填充所述溢料槽或所述溢料槽内注塑形成注塑层。
本发明的有益效果是：电堆侧面采用凸台结构，使电堆侧表面形成完整的密封结构，与现有的电堆封装结构相比密封性大大提高，可有效避免电堆出现电解液泄漏的问题。
在上述技术方案中，凸台是电堆的液流框上的一个结构，与液流框一体成型，同时，注塑层也应当与液流框的材料一致。
本发明还公开了一种液流框侧面封装方法，包括以下步骤：
(1)将极板组件、膜组件、端电极和端板依次叠层组装，形成电堆；
(2)将电堆压紧至预设厚度并保持压紧状态；
(3)对电堆液流框的侧面进行密封封装，封装时对凸台进行热熔或在溢料槽内注塑形成注塑层；
(4)通过螺栓连接两端板。
采用热熔或注塑的方法对电堆的侧边缘进行封装，热熔后可将端电极、膜组件、极板组件的侧边缘熔接一体，电堆的侧表面可实现有效密封，解决了电解液渗漏的问题，具有良好的应用前景和适用范围。
在上述技术方案中，电堆的叠层组装与现有的电堆叠层方法基本一致，不再赘述；电堆形成后，可通过专用设备或工装压紧至预设厚度，保持压紧状态，压紧后的工装应保证不对后续的侧面封装工艺造成影响。
进一步的，封装时对凸台进行热熔，具体步骤如下：采用加热板对凸台进行热熔，热熔时加热板的加热表面与多个凸台的外边缘平齐，加热板向内推进1-5mm，凸台外边缘熔化并流入溢料槽内，凝固后与剩余未熔化的凸台平齐完成密封。优选的，热熔温度为160-250℃。
在上述技术方案中，热熔时可以将电堆的多个侧边缘同时热熔，也可以对每个侧边单独热熔，热熔温度可根据不同的液流框材料灵活调整，加热板的推进深度则根据不同的凸台尺寸灵活调整。
还可以采用注塑的方法对电堆侧面封装，封装时向溢料槽内注塑，具体注塑步骤如下：采用注塑模具合模后完全覆盖电堆的侧面，注塑模具可以采用单点或多点进料，可采用立式或卧式注塑机通过注塑流道向溢料槽内注塑，注塑后形成注塑层，注塑层与所述凸台外边缘平齐或覆盖所述凸台。优选的，注塑层的厚度为1-10mm。
本发明公开的液流框结构可以应用于全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池锌锰液流电池、锌空气液流电池等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有液流框结构示意图；
图2为本申请液流框正视图；
图3为液流框侧视图；
图3A1为图3中A处放大示意图以及其中一种凸台结构示意图；
图3A2为另一种凸台结构示意图；
图3A3为另一种凸台结构示意图；
图4为热熔示意图；
图5为热熔前的结构示意图；
图5A为图5中A1处放大示意图(热熔前)；
图6为热熔过程中的凸台结构示意图；
图7为热熔结束后的密封结构示意图；
图8为注塑示意图；
图9为注塑前的结构示意图；
图10为图9中B处放大示意图(注塑前)；
图11为注塑后的密封结构示意图；
其中，1-极板组件，2-膜组件，3-端电极，4-端板，5-液流框，6- 凸台，601-热熔软化料，7-溢料槽，8-加热板，9-密封结构，10-注塑模具，11-进料口，12-注塑层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为方便与本申请进行结构对比，图1中公开了现有液流电池电堆的结构，其包括位于电堆中心的极板组件1，极板组件1两侧各有一组膜组件2，膜组件2的外侧各有一组端电极3，端电极3的外侧各有一组端板4。为了描述简单，图1将电堆结构进行了简化，一般电堆会包含多个极板组件(极板与液流框)、端电极组件(端电极和液流框)膜组件(膜和液流框)以及密封件、紧固件等。
实施例1
如图2-3A3所示，本实施例公开了一种液流电池液流框5结构，凸台6设置在液流框5外，凸台6的形态可以是如图3A1所示的单侧凸台6，也可以是如图3A2所示的中部凸台6，也可以如图3A3所示，在凸台6上增设凹槽，提高热熔后的密封稳定性。
热熔封装方法如图4-7所示，封装前，先将极板组件1、膜组件 2、端电极3和端板4依次叠层组装，形成电堆并将电堆压紧至预设厚度并保持压紧状态如图5所示，凸台6与凸台6之间形成溢料槽 7；
在液流框5的四边设置加热板8如图4所示，为方便说明热熔过程以图5-图7作为热熔的全过程演示图，本实施例采用多个液流框5 同时热熔的密封方式，加热板8向凸台6方向缓慢靠近，热熔前凸台 6的形态如图5A所示，热熔过程中，凸台6外表面熔化形成软化料601，软化料601受加热板8限位只能向溢料槽7，加热板8停止推进后，软化料601凝固并与剩余未熔化的凸台6衔接形成密封结构9如图7 所示。密封后，通过螺栓将两个端板4连接。
在一些实施例中，加热板8向内推进1-5mm，热熔温度为 160-250℃，实际参数根据液流框5材料和凸台6尺寸确认。
实施例2
如图8-11所示，本实施例公开了一种液流电池液流框5结构，凸台6设置在液流框5外；
本实施例采用注塑封装，具体方法如下：
在液流框5的四边设置注塑模具10如图8所示，为方便说明注塑过程以图9-11作为注塑的全过程演示图，如图9所示，注塑模具10 设置单点或多点进料口11，注塑机通过进料口11向模具内注射；
注塑前，凸台6的形态如图10所示，注塑时，模具与凸台6间隔一定空隙(大约3-5mm)，注塑机通过进料口11向溢料槽7内注塑最后形成注塑层12，注塑层12的外表面在凸台6外侧并能够覆盖所有凸台6如图11所示。密封后，通过螺栓将两个端板4连接。
在一些实施例中，注塑层的厚度为1-10mm。
本发明提供了一种液流电池液流框结构及其侧面封装方法，采用热熔或注塑的方法对电堆的侧边缘进行封装，热熔或注塑后可将端电极、膜组件、极板组件的侧边缘熔接一体，电堆的侧表面可实现有效密封，解决了电解液渗漏的问题，具有良好的应用前景和适用范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种液流电池液流框结构，电堆组件包括极板组件、膜组件和端电极组件，极板组件、膜组件和端电极组件均包含液流框，其特征在于，还包括凸台，所述凸台设置在所述每个液流框侧面，电堆组件叠层后，相邻两凸台之间形成溢料槽，所述凸台部分融化后填充所述溢料槽。
2.一种液流框侧面封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将极板组件、膜组件、端电极和端板依次叠层组装，形成电堆；
(2)将电堆压紧至预设厚度并保持压紧状态；
(3)对电堆液流框的侧面进行密封封装，封装时对凸台进行热熔；
(4)通过螺栓连接两端板。
3.根据权利要求2所述的一种液流框侧面封装方法，其特征在于，封装时对凸台进行热熔，具体步骤如下：采用加热板对凸台进行热熔，热熔时加热板的加热表面与多个凸台的外边缘平齐，加热板向内推进1-5mm，凸台外边缘熔化并流入溢料槽内，冷却后与剩余未熔化的凸台平齐完成密封。
4.根据权利要求3所述的一种液流框侧面封装方法，其特征在于，热熔温度为160-250℃。
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