CN114597438A - 一种新型电极框、锌溴液流电池 - Google Patents

一种新型电极框、锌溴液流电池 Download PDF

Info

Publication number
CN114597438A
CN114597438A CN202011410354.5A CN202011410354A CN114597438A CN 114597438 A CN114597438 A CN 114597438A CN 202011410354 A CN202011410354 A CN 202011410354A CN 114597438 A CN114597438 A CN 114597438A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
flow channel
hole
inlet
electrode frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011410354.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李先锋
尹彦斌
宋杨
苑辰光
许鹏程
张华民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN202011410354.5A priority Critical patent/CN114597438A/zh
Publication of CN114597438A publication Critical patent/CN114597438A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2455—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with liquid, solid or electrolyte-charged reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

本发明提供一种新型电极框、锌溴液流电池。本发明新型电极框包括正极电极框和负极电极框；其为一中空的环形平板体，包括开设在所述环形平板体的侧壁上且与中空区域连通的通孔、设置在所述电极框上的正极电解液进口流道、正极电解液出口流道以及设置在所述电极框上负极电解液进口流道、负极电解液出口流道；中空区域用于容纳电极；本发明的技术方案大幅度地降低了电极框对电解液流动的阻力，能够在保证电解液泵的扬程不变的情况下，提升通过锌溴单液流电堆的电解液流量，增加负极侧电极的电解液流动速度，提高锌沉积的均匀性，增长锌溴单液流电堆的使用寿命。

Description

一种新型电极框、锌溴液流电池
技术领域
本发明涉及液流电池储能技术领域，具体而言，尤其涉及一种新型电极框、锌溴液流电池。
背景技术
当今社会，各国政府越来越重视可再生能源的利用，并逐渐加大其在能源结构中的比例，纷纷出台政策，大力支持可再生能源的发展。在此背景下，太阳能和风能发电的配套产业迎来了前所未有的机遇。大量的资本涌入，可再生能源的一些关键技术问题相继突破，越来越多的光伏电站与风电站投入使用。但是可再生能源普遍具有不稳定性与不连续性的特点，无法直接并网使用。大规模储能技术是解决这一问题的有效手段。把可再生能源发出的电量储存在大规模储能系统中，以稳定的功率输入电网，可以有效地提高并网质量，提升可再生能源的利用率。液流电池作为一种化学储能与转化系统受到了专家学者及企业的广泛关注。
水系锌基液流电池是一种新型的储能技术，其成本与安全性优势明显，其原因在于负极利用高的体积与质量比容量(5854mAh cm-3，820mAh g-1)、较低的电位(-0.76V vs.标准氢电极)、两电子转移、储量丰富、低成本的锌沉积/溶解反应。液流电池的特点在于活性物质储存在电解液中，组成电堆的各个单电池是在液路上采用并联的形式。电解液分别通过电堆的公共管路加上每节电极框上的流道分配到每个单节电池中，流入电极，进行反应。所以，电解液在每节单电池中分配的均匀性是减少电池间极差的关键。
锌溴单液流电池是一种新型储能技术。因其具有低成本、长循环寿命与高效率，受到越来越多企业和专家学者的关注。其特点在于负极利用锌的沉积溶解反应，正极发生溴与溴离子的可逆反应，且生成的溴封闭在充满电解液的正极腔体内。主要用于电网调峰、风力或太阳能发电等大规模储能领域。电解液在电极中的流动是液流电池区别于其他电池体系的主要特点，所以，电解液在电池中的流动与分配方式至关重要。现有锌溴单液流电池负极电解液的流路设计在于电解液在每节电池中的分布不均匀，进而造成负极锌在电池组节与节之间的沉积不均匀，以及在大面积电极上的分布不均匀，严重影响电池组的循环稳定性及充放电效率。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种可提高电堆各单电池电解液分配均匀性的新型电极框结构。电极框材料选用PVC聚氯乙烯。本发明采用双路进出口设计，两级混流，其直进直出的电解液进出设计增加了电解液流通面积，减小了流体阻力。
本发明采用的技术手段如下：
一种新型电极框，所述电极框包括正极电极框和负极电极框；所述电极框为一中空的环形平板体，包括开设在所述环形平板体的侧壁上且与中空区域连通的通孔、设置在所述正极电极框上的正极电解液进口流道、正极电解液出口流道以及设置在所述负极电极框上的负极电解液进口流道、负极电解液出口流道，中空区域用于容纳电极。
进一步地，所述通孔分别对称设置在所述环形平板体的侧壁上，所述环形平板体的侧壁上沿顺时针方向依次开设有垂直于所述环形平板体表面的第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔、第六通孔、第七通孔、第八通孔。
所述第一通孔作为负极电解液公用的第一进口流道A1；
所述第二通孔作为负极电解液公用的第二进口流道A2；
所述第三通孔作为正极电解液公用的第一出口流道B1；
所述第四通孔作为负极电解液公用的第一出口流道B2；
所述第五通孔作为正极电解液公用的第一进口流道C1；
所述第六通孔作为正极电解液公用的第一进口流道C2；
所述第七通孔作为负极电解液公用的第二出口流道D1；
所述第八通孔作为正极电解液公用的第二出口流道D2。
进一步地，所述第一进口流道A1和第二进口流道A2分别通过所述负极电解液进口流道与中部通孔区域连通；
所述第一出口流道B1和第一出口流道B2分别通过所述负极电解液出口流道与中部通孔区域连通；
所述第一进口流道C1和第一进口流道C2分别通过所述正极电解液进口流道与中部通孔区域连通；
所述第二出口流道D1和第二出口流道D2分别通过所述正极电解液出口流道与中部通孔区域连通。
进一步地，所述负极电极框的第一进口流道A1和第二进口流道A2之间设有用于连通第一进口流道A1和第二进口流道A2的凹槽状流道；所述凹槽状流道作为电解液进入负极的第一级混流区域；
所述正极电极框的第一进口流道C1和第二进口流道C2之间设有用于连通第一进口流道C1和第二进口流道C2的连通流道。
进一步地，所述正极电解液进口流道和正极电解液出口流道上设有用于覆盖流道的第一盖片；所述负极电解液进口流道、负极电解液出口流道上设有用于覆盖流道的第二盖片。
进一步地，所述第一盖片和第二盖片均包括两部分，第一部分镶入电极框，第二部分延伸至电极框中容纳电极的通孔，且两部分均为梯形结构。
进一步地，延伸至电极框中容纳电极的通孔的第二部分盖片上设置有突出结构，在负极碳毡边缘处形成空腔结构，该空腔结构作为二级混流区域。
本发明还提供了一种锌溴液流电池，包括上述新型电极框，所述锌溴液流电池包括2节以上单电池串联而成的电池组，单电池包括设置在上述负极电极框中部通孔区域内的负极、隔膜或设置在上述正极电极框中部通孔区域内的正极。
进一步地，所述电池组中各相邻电极框的第一进口流道A1依次相连通，第二进口流道A2依次相连通，第一进口流道C1依次相连通，第二进口流道C2依次相连通，第一出口流道B1依次相连通，第一出口流道B2依次相连通，第二出口流道D1依次相连通，第二出口流道D2依次相连通。
进一步地，所述电池组中各相邻电极框的第一进口流道A1依次相连通，第二进口流道A2依次相连通，第一进口流道C1依次相连通，第二进口流道C2依次相连通，第一出口流道B1依次相连通，第一出口流道B2依次相连通，第二出口流道D1依次相连通，第二出口流道D2依次相连通。
进一步地，组装电池组后，负极电解液在电池组运行时分为A1、A2两个流路流入；
流路A1：负极电解液流入第一进口流道A1，通过负极电解液进口流道流入负极电极框，从负极电解液出口流道流出负极电极框至第一出口流道B1和第二出口流道B2，流出电池组；
流路A2：负极电解液流入第二进口流道A2，通过负极电解液进口流道流入负极电极框，从负极电解液出口流道流出负极电极框至第一出口流道B1和第二出口流道B2，流出电池组；
负极电解液于第一进口流道A1和第二进口流道A2内的流动方向相同或相反。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的新型电极框，其流道凹槽均采用直通与短流程设计，有效降低了流阻；该设计采用两级混流腔进行混流，可以使电解液在电极中分配更加均匀。
2、本发明大幅度地降低了电极框对电解液流动的阻力，能够在保证电解液泵的扬程不变的情况下，提升通过锌溴单液流电堆的电解液流量，增加负极侧电极的电解液流动速度，提高锌沉积的均匀性，增长锌溴单液流电堆的使用寿命。
3、相比与现有技术的单一进液流道的单一方向的进液方式，本发明双进液流道的对向双向进液方式，以及两级混流结构的设计，提升电池组每节流量的均匀性，进而提升电池的循环效率与寿命。
基于上述理由本发明可在液流电池储能等领域广泛推广。
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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为单节电池各材料组成和位置。
图2为传统锌溴液流电池电堆负极电极框结构。
图3为传统锌溴液流电池电堆电解液流动方式。
图4为本发明锌溴液流电池电堆电极框结构。
图5为本发明新型锌溴液流电池电堆电解液流动方式。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
对比例
如图1所示，为单节电池各材料组成和位置示意图，本对比例中的锌溴单液流电池电堆使用传统的负极电极框结构。如图2所示，于电极框靠近四角的边缘处分别设置通孔，四处通孔分别作为阴极电解液进口、阴极电解液出口、阳极电解液进口和阳极电解液出口；于矩形平板的中部设置有一个镂空的、可容置多孔电极的矩形中部通孔；于电极框一侧表面上，于靠近矩形中部通孔的相对二条边的电极框表面分别设有上、下二个液体分配凹槽，其分别作为阴极电解液进液分配凹槽和阴极电解液出液分配凹槽，进液分配凹槽通过进口主流道凹槽与阴极电解液进口相连通，出液分配凹槽通过出口主流道凹槽与阴极电解液出口相连通；进液分配凹槽经进口分液流道与中部通孔相连通，出液分配凹槽经出口分液流道(或凹槽)与中部通孔相连通；电极框作为电池的一极在工作时起到组织电解液流动和支撑电极的作用。电解液进口截面长度为16.75mm。一部分电解液经由电解液入口通孔，通过进口主流道凹槽流至电极框中央，经进口分配凹槽流入进口分液流道。电解液在多孔电极区域反应后，经由出口分配凹槽流至电极框中央，经出口主流道凹槽流出电极框。进出口主流道凹槽截面宽均为8mm。进口分液流道、出口分液流道均采用渐扩设计，进口分液流道、出口分液流道与多孔电极交界的截面宽为3mm。框体材料为PVC。采用如图3所示的传统的电解液流动方式。
电极面积：875cm2。
电堆节数：10节。
电流密度：40mA/cm2，充电时间：1小时，放电截止电压：8V。
电堆充放电库伦效率94.1％，电压效率82.3％，能量效率77.4％。
最大充放电循环数：305个循环。
实施例
本实施例中的锌溴单液流电池电堆使用本发明新型电极框结构，如图4所示，本实施例中提供了一种矩形电极框，电极框包括正极电极框和负极电极框；电极框为一中空的环形平板体，包括开设在环形平板体的侧壁上且与中空区域连通的通孔、设置在正极电极框上的正极电解液进口流道、正极电解液出口流道以及设置在负极电极框负上的负极电解液进口流道、负极电解液出口流道，中空区域容纳电极。
通孔分别对称设置在所述环形平板体的侧壁上，环形平板体的侧壁上沿顺时针方向依次开设有垂直于所述环形平板体表面的第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔、第六通孔、第七通孔、第八通孔；第一通孔作为负极电解液公用的第一进口流道A1；第二通孔作为负极电解液公用的第二进口流道A2；第三通孔作为正极电解液公用的第一出口流道B1；第四通孔作为负极电解液公用的第一出口流道B2；第五通孔作为正极电解液公用的第一进口流道C1；第六通孔作为正极电解液公用的第一进口流道C2；第七通孔作为负极电解液公用的第二出口流道D1；第八通孔作为正极电解液公用的第二出口流道D2。其中，第一进口流道A1和第二进口流道A2分别通过负极电解液进口流道与中部通孔区域连通；第一出口流道B1和第一出口流道B2分别通过所述负极电解液出口流道与中部通孔区域连通；第一进口流道C1和第一进口流道C2分别通过所述正极电解液进口流道与中部通孔区域连通；第二出口流道D1和第二出口流道D2分别通过所述正极电解液出口流道与中部通孔区域连通。
负极电极框的第一进口流道A1和第二进口流道A2之间设有用于连通第一进口流道A1和第二进口流道A2的凹槽状流道；凹槽状流道作为电解液进入负极的第一级混流区域；正极电极框的第一进口流道C1和第二进口流道C2之间设有用于连通第一进口流道C1和第二进口流道C2的连通流道。本实施例中，在矩形负极电极框的表面设置四个连通第一级混流区域与容纳电极的空腔区域的凹槽，作为进液分配凹槽。电解液依次通过进口电解液两个主流道、第一级混流区进液分配凹槽到达电极进行反应。四个凹槽以连接矩形负极电极框长边中心线对称分布。其中，中间两个进液分配凹槽的中心线垂直与第一级混流凹槽的中心线。两侧的两个进液分配凹槽与主流道进液口相连，其中心线与第一级混流凹槽的中心线夹角为15～90°，优选13°，并向矩形电极框短边侧延伸。每个出液主流道设置两个连通负极出液主流道与容纳电极的通孔区域的凹槽，且两个主流道设置的凹槽以矩形长边中点为中心线对称分布。其中该凹槽中心线与矩形长边的夹角为5～20°，优选为9°与18°。
正极电解液进口流道和正极电解液出口流道上设有用于覆盖流道的第一盖片；负极电解液进口流道、负极电解液出口流道上设有用于覆盖流道的第二盖片。第一盖片和第二盖片均包括两部分，第一部分镶入电极框，第二部分延伸至电极框中容纳电极的通孔，且两部分均为梯形结构。延伸至电极框中容纳电极的通孔的第二部分盖片上设置有突出结构，与负极碳毡边缘处形成空腔结构，该空腔结构作为二级混流区域。本实施例中的突出结构为均匀设置的支撑柱，支撑柱与负极集流体接触，电池组装后，支撑该挡片形成空腔。
本实施例中的锌溴液流电池包括2节以上单电池串联而成的电池组，单电池包括设置在上述负极电极框中部通孔区域内的负极、隔膜或设置在上述正极电极框中部通孔区域内的负极。电池组中各相邻电极框的第一进口流道A1依次相连通，第二进口流道A2依次相连通，第一进口流道C1依次相连通，第二进口流道C2依次相连通，第一出口流道B1依次相连通，第一出口流道B2依次相连通，第二出口流道D1依次相连通，第二出口流道D2依次相连通。组装电池组后，负极电解液在电池组运行时分为A1、A2两个流路流入；
流路A1：负极电解液流入第一进口流道A1，通过负极电解液进口流道流入负极电极框，从负极电解液出口流道流出负极电极框至第一出口流道B1和第二出口流道B2，流出电池组；
流路A2：负极电解液流入第二进口流道A2，通过负极电解液进口流道流入负极电极框，从负极电解液出口流道流出负极电极框至第一出口流道B1和第二出口流道B2，流出电池组；
负极电解液于第一进口流道A1和第二进口流道A2内的流动方向相同或相反。
采用本发明新型电解液流动方式，如图5所示，负极电解液的进液主流道的进液方式：其中一个主流道进液孔的电解液由垂直于电极框平面的方向进入，另外的一个主流道电解液由与第一个主流道进液方向相反。负极电解液的出液主流道的出液方式：电解液由垂直于电极框的方向流出，两个出液主流道的出液方向相同。
电极面积：875cm2。
电堆节数：10节。
电流密度：40mA/cm2，充电时间：1小时，放电截止电压：8V。
电堆充放电库伦效率95.3％，电压效率84.2％，能量效率80.2％。
最大充放电循环数：413个循环。
表1：电池性能对比
电堆序号 库伦效率％ 电压效率％ 能量效率％
对比例 94.1 82.3 77.4
实施例 95.3 84.2 80.2
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型电极框，其特征在于，所述电极框包括正极电极框和负极电极框；所述电极框为一中空的环形平板体，包括开设在所述环形平板体的侧壁上且与中空区域连通的通孔、设置在所述正极电极框上的正极电解液进口流道、正极电解液出口流道以及设置在所述负极电极框上的负极电解液进口流道、负极电解液出口流道，所述中空区域用于容纳电极。
2.根据权利要求1所述的新型电极框，其特征在于，所述通孔分别对称设置在所述环形平板体的侧壁上，所述环形平板体的侧壁上沿顺时针方向依次开设有垂直于所述环形平板体表面的第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔、第六通孔、第七通孔、第八通孔；
所述第一通孔作为负极电解液公用的第一进口流道A1；
所述第二通孔作为负极电解液公用的第二进口流道A2；
所述第三通孔作为正极电解液公用的第一出口流道B1；
所述第四通孔作为负极电解液公用的第一出口流道B2；
所述第五通孔作为正极电解液公用的第一进口流道C1；
所述第六通孔作为正极电解液公用的第一进口流道C2；
所述第七通孔作为负极电解液公用的第二出口流道D1；
所述第八通孔作为正极电解液公用的第二出口流道D2。
3.根据权利要求1所述的新型电极框，其特征在于，
所述第一进口流道A1和第二进口流道A2分别通过所述负极电解液进口流道与中部通孔区域连通；
所述第一出口流道B1和第一出口流道B2分别通过所述负极电解液出口流道与中部通孔区域连通；
所述第一进口流道C1和第一进口流道C2分别通过所述正极电解液进口流道与中部通孔区域连通；
所述第二出口流道D1和第二出口流道D2分别通过所述正极电解液出口流道与中部通孔区域连通。
4.根据权利要求3所述的新型电极框，其特征在于，所述负极电极框的第一进口流道A1和第二进口流道A2之间设有用于连通第一进口流道A1和第二进口流道A2的凹槽状流道；所述凹槽状流道作为电解液进入负极的第一级混流区域；
所述正极电极框的第一进口流道C1和第二进口流道C2之间设有用于连通第一进口流道C1和第二进口流道C2的连通流道。
5.根据权利要求3所述的新型电极框，其特征在于，所述正极电解液进口流道和正极电解液出口流道上设有用于覆盖流道的第一盖片；所述负极电解液进口流道、负极电解液出口流道上设有用于覆盖流道的第二盖片。
6.根据权利要求5所述的新型电极框，其特征在于，所述第一盖片和第二盖片均包括两部分，第一部分镶入电极框，第二部分延伸至电极框中容纳电极的通孔，且两部分均为梯形结构。
7.根据权利要求1所述的新型电极框，其特征在于，延伸至电极框中容纳电极的通孔的第二部分盖片上设置有突出结构，在负极碳毡边缘处形成空腔结构，该空腔结构作为二级混流区域。
8.一种锌溴液流电池，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项权利要求所述的新型电极框，所述锌溴液流电池包括2节以上单电池串联而成的电池组，单电池包括设置在所述权利要求1-7任意一项权利要求所述负极电极框中部通孔区域内的负极、隔膜或设置在所述权利要求1-7任意一项权利要求所述正极电极框中部通孔区域内的正极。
9.根据权利要求8所述的锌溴液流电池，其特征在于，所述电池组中各相邻电极框的第一进口流道A1依次相连通，第二进口流道A2依次相连通，第一进口流道C1依次相连通，第二进口流道C2依次相连通，第一出口流道B1依次相连通，第一出口流道B2依次相连通，第二出口流道D1依次相连通，第二出口流道D2依次相连通。
10.根据权利要求9所述的锌溴液流电池，其特征在于，组装电池组后，负极电解液在电池组运行时分为A1、A2两个流路流入；
流路A1：负极电解液流入第一进口流道A1，通过负极电解液进口流道流入负极电极框，从负极电解液出口流道流出负极电极框至第一出口流道B1和第二出口流道B2，流出电池组；
流路A2：负极电解液流入第二进口流道A2，通过负极电解液进口流道流入负极电极框，从负极电解液出口流道流出负极电极框至第一出口流道B1和第二出口流道B2，流出电池组；
负极电解液于第一进口流道A1和第二进口流道A2内的流动方向相同或相反。
CN202011410354.5A 2020-12-03 2020-12-03 一种新型电极框、锌溴液流电池 Pending CN114597438A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011410354.5A CN114597438A (zh) 2020-12-03 2020-12-03 一种新型电极框、锌溴液流电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011410354.5A CN114597438A (zh) 2020-12-03 2020-12-03 一种新型电极框、锌溴液流电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114597438A true CN114597438A (zh) 2022-06-07

Family

ID=81812503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011410354.5A Pending CN114597438A (zh) 2020-12-03 2020-12-03 一种新型电极框、锌溴液流电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114597438A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106611861A (zh) * 2015-10-16 2017-05-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池结构
CN107845823A (zh) * 2016-09-21 2018-03-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池电堆的电极框结构
CN208385533U (zh) * 2018-06-26 2019-01-15 杭州德海艾科能源科技有限公司 一种电池用电极框结构
CN109786783A (zh) * 2019-01-26 2019-05-21 杭州德海艾科能源科技有限公司 一种多腔结构的液流电池用电极框及其组成的电池电堆
CN208889773U (zh) * 2018-09-29 2019-05-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池用电极框结构
CN110970636A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种阴极电极框在锌溴单液流电池中的应用
CN111326758A (zh) * 2018-11-28 2020-06-23 中国科学院大连化学物理研究所 一种锌溴单液流电池

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106611861A (zh) * 2015-10-16 2017-05-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池结构
CN107845823A (zh) * 2016-09-21 2018-03-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池电堆的电极框结构
CN208385533U (zh) * 2018-06-26 2019-01-15 杭州德海艾科能源科技有限公司 一种电池用电极框结构
CN208889773U (zh) * 2018-09-29 2019-05-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池用电极框结构
CN110970636A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种阴极电极框在锌溴单液流电池中的应用
CN111326758A (zh) * 2018-11-28 2020-06-23 中国科学院大连化学物理研究所 一种锌溴单液流电池
CN109786783A (zh) * 2019-01-26 2019-05-21 杭州德海艾科能源科技有限公司 一种多腔结构的液流电池用电极框及其组成的电池电堆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109786783B (zh) 一种多腔结构的液流电池用电极框及其组成的电池电堆
JPH1012261A (ja) レドックスフロー電池
CN109037725B (zh) 一种提高电解液分布均匀性的液流电池及电极结构和方法
CN104393322B (zh) 一种能够自主排水进气的燃料电池堆
CN106549179B (zh) 一种有机体系锂醌液流电池
CN102593491A (zh) 液流电池堆及包括其的电池系统
CN107845823B (zh) 一种液流电池电堆的电极框结构
CN206225462U (zh) 一种液流电池电堆的电极框结构
KR101163996B1 (ko) 메탈 폼 전극을 가지는 레독스 플로우 이차 전지
CN115051011A (zh) 一种液流电池电堆液路分区系统
CN108598543B (zh) 一种液流电池
CN106532093A (zh) 一种醌金属电对液流电池系统
CN213936255U (zh) 一种液流电池板框
CN110970636B (zh) 一种阴极电极框在锌溴单液流电池中的应用
CN114597438A (zh) 一种新型电极框、锌溴液流电池
CN112928298B (zh) 一种锌溴单液流电池结构
CN114497670B (zh) 一种锌溴单液流电堆
CN116154243A (zh) 一种高功率密度锌溴双液流电池
CN112993360B (zh) 一种锌溴单液流电堆和电池
KR20200055311A (ko) 후면 유로를 포함하는 매니폴드 및 레독스 흐름 전지
CN219457664U (zh) 一种锌溴液流电池
CN220272518U (zh) 一种全钒液流电池电极框结构
CN215266393U (zh) 一种液流电池装置
KR101637008B1 (ko) 활성점에 차이가 있는 카본펠트 및 이를 포함하는 레독스 흐름 이차전지
CN218957776U (zh) 一种钒电池液流框

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination