CN115051011A - 一种液流电池电堆液路分区系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液流电池电堆液路分区系统，包括电堆，其特征在于：所述电堆包括至少一个子电堆以及两侧的端板，所述的子电堆和端板的四个角分别设有4个主出入口，主出入口内设有均分管，均分管内部设有多个分腔，每个分腔均设有开孔与子电堆连通，从而给子电堆供液。本发明结构简单，易于加工，无需为实现流道分区而改变端板和电极框面积或结构，无需增加额外的材料和结构，降低了端板厚度、电极框面积、电堆重量和体积，减少了电堆成本，降低了电堆组装工艺的复杂程度，解决了液流电池电堆内部旁路电流大的问题，同时有助于液体在电堆内部的均匀分配，提高了电堆和电池系统的效率和性能。

Description

一种液流电池电堆液路分区系统
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域，具体涉及一种液流电池电堆液路分区系统。
背景技术
随着新能源的发展与推广，风能、太阳能等的装机容量逐年加速增长。新能源发电的间歇性和不稳定对电网安全造成的影响也将日渐明显。其中一个解决方式是通过添加电化学储能装置作为电网的灵活电源，实现削峰填谷，保障电力稳定输出。
液流电池是电化学储能装置中的一种，有充放电响应迅速快，运行安全可靠，寿命长，过载过放能力强，液流电池系统的功率和容量相互独立等优点。充放电效率是液流电池的关键性指标，而旁路电流是影响液流电池充放电效率的重要因素。
通常液流电池电堆由多个单电芯串联组成，这种电堆结构存在旁路电流。旁路电流会随着串联电芯数量的增多而增大，从而影响电堆的效率，减少和避免旁路电流可以通过改变电堆内部液路的方式进行改进。
现有技术中，减少旁路电流的方法多数是将电堆分为多个子电堆，设置多个管路进液口，如端板进液、中间添加辅助进液板增加进液口等方式，从而使每个子电堆的液路相对独立。通过电堆外部的管路实现电堆中不同子电堆的液路分离，子电堆的液路在电堆外部实现相互之间的串并联。采用这种方式的缺陷是：液流需从端进液板或中间进液板的侧面方向进液，需要额外增加进液板，增加成本的同时，增加了电堆的尺寸和重量，同时增加了电堆生产工艺的复杂程度和难度；随着电堆内部分区数量的增加，电堆外部的管道也会变得更加复杂，也增加了系统施工的复杂程度，增加了系统成本。
现有技术中，利用端板上独立的液流通道分别连通至每一个子电堆的方式，也可有效抑制旁路电流，解决液流分配不均的问题，避免进液板的使用；但在端板上设置流道会增加端板厚度和面积，导致电堆面积增大，相应的整个电堆内部电芯的相关材料均需增加面积，从而增加了电堆的整体体积、重量和成本。随着分区数量的增加，加工工艺会变得复杂化，分区的数量依然收到端板和电堆面积的限制，减少旁路电流的效果有限。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种液流电池电堆液路分区系统，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种液流电池电堆液路分区系统，包括电堆，所述电堆包括至少一个子电堆以及两侧的端板，所述的子电堆和端板的四个角分别设有四个主出入口，四个主出入口的液流方向按顺时针依次为正极出、负极出、正极入、负极入，主出入口内设有均分管，所述均分管贯穿子电堆，均分管的内部设有多个大小、形状一致的分腔，每个分腔均设有开孔与所述子电堆连通，从而给子电堆供液。
作为优选，所述子电堆与均分管的连接处设有密封圈。
作为优选，所述子电堆由至少一个单电芯组成。
作为优选，所述均分管采用耐腐蚀材料，包括但不限于PP、PE、PVC、UPVC、CPVC、PPH。
作为优选，所述均分管的分腔数量大于等于子电堆的数量。
作为优选，一个所述子电堆由至少一个分腔进行供液。
作为优选，一个所述分腔设有至少一个开孔与对应子电堆连通。
作为优选，所述均分管一端开口用于进液，另一端封闭。
本发明提供了一种液流电池电堆液路分区系统，具备以下有益效果：本发明结构简单，易于加工，无需为实现流道分区而改变端板和电极框面积或结构，无需增加额外的材料和结构，降低了端板厚度、电极框面积、电堆重量和体积，减少了电堆成本，降低了电堆组装工艺的复杂程度，解决了液流电池电堆内部旁路电流大的问题，同时有助于液体在电堆内部的均匀分配，提高了电堆和电池系统的效率和性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明均分管的结构示意图；
图3为本发明均分管与子电堆的配对示意图；
图4位本发明主出入口示意图。
具体实施方式
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。
本发明提供一种技术方案：一种液流电池电堆液路分区系统，包括电堆，所述电堆包括至少一个子电堆3以及两侧的端板5，所述的子电堆3和端板5的四个角分别设有四个主出入口4，四个主出入口的液流方向按顺时针依次为正极出、负极出、正极入、负极入，主出入口4内设有均分管1，所述均分管1贯穿子电堆3，均分管1的内部设有多个大小、形状一致的分腔101，每个分腔101均设有开孔102与所述子电堆3连通，从而给子电堆3供液，如液流a从均分管1的其中一个分腔101进入，通过其中一个开孔102进入对应的子电堆3中，液流b从均分管1的另一个分腔101进入，通过另一个开孔102进入对应的子电堆3中，所述子电堆3与均分管1的连接处设有密封圈2，所述子电堆3由至少一个单电芯301组成，所述均分管1采用耐腐蚀材料，包括但不限于PP、PE、PVC、UPVC、CPVC、PPH，所述均分管1的分腔101数量大于等于子电堆3的数量，一个所述子电堆3由至少一个分腔101进行供液，一个所述分腔101设有至少一个开孔102与对应子电堆3连通，所述均分管1一端开口用于进液，另一端封闭。
如图1-图4所示，子电堆3数量为6个，每个子电堆采用5个单电芯组成，均分管1设于主出入口内，液流方向按顺时针依次为正极出、负极出、正极入、负极入，均分管设有6个大小相同的分腔101，每个分腔101均通过开孔102分别与不同的子电堆3相连通，从而为子电堆3供液，密封圈2位于子电堆3的两侧，从而将不同的子电堆3进行液路隔离，实现子电堆3的独立供液。
下面对100个单电芯组成的电堆进行分区实验，分别充放电测试：
实例1：不设均分管。
实例2：均分管有2个分腔，电堆有2个子电堆，子电堆由50个单电芯组成。
实例3：均分管有4个分腔，电堆有4个子电堆，子电堆由25个单电芯组成。
实例4：均分管有10个分腔，电堆有10个子电堆，子电堆由10个单电芯组成。
实例5：均分管有20个分腔，电堆有20个子电堆，子电堆由5个单电芯组成。
经测试电堆库仑效率如下：
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
库仑效率 76% 85% 93.2% 96.3% 98.8%
从上表中可以看出，分区越多，库仑效率越高，从而提高电堆和电池系统的整体效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液流电池电堆液路分区系统，包括电堆，其特征在于：所述电堆包括至少一个子电堆以及两侧的端板，所述的子电堆和端板的四个角分别设有四个主出入口，四个主出入口的液流方向按顺时针依次为正极出、负极出、正极入、负极入，主出入口内设有均分管，所述均分管贯穿子电堆，均分管的内部设有多个大小、形状一致的分腔，每个分腔均设有开孔与所述子电堆连通，从而给子电堆供液。
2.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：所述子电堆与均分管的连接处设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：所述子电堆由至少一个单电芯组成。
4.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：所述均分管采用耐腐蚀材料，包括但不限于PP、PE、PVC、UPVC、CPVC、PPH。
5.根据权利要求4所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：所述均分管的分腔数量大于等于子电堆的数量。
6.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：一个所述子电堆由至少一个分腔进行供液。
7.根据权利要求6所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：一个所述分腔设有至少一个开孔与对应子电堆连通。
8.根据权利要求1所述的一种液流电池电堆液路分区系统，其特征在于：所述均分管一端开口用于进液，另一端封闭。
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