CN116230999A - 一种标准40尺集装箱式液流电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液流电池技术领域，具体为一种标准40尺集装箱式液流电池系统，包括：集装箱体，集装箱体内部的两端均设置有储液罐，两个储液罐分别盛装正、负极电解液；电堆单元内部设置有多个单电池组件；离子传导膜的两侧均设置有碳毡电极，碳毡电极的外侧固定有电极框，电极框的侧面设置有双极板；有益效果为：通过在两个储液罐之间设置有进行供、放电反应的电堆单元，电堆单元由多个单电池组件堆叠，相邻两个单电池组件的正负电极以“+‑‑+”或“‑++‑”的形式进行堆叠，能够设置更多数量的单电池组件，提高反应效率，且本装置所有结构均设置于集装箱体内部，集装箱体为标准尺寸，可在安装时提前做好土地规划。

Description

一种标准40尺集装箱式液流电池系统

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，具体为一种标准40尺集装箱式液流电池系统。

背景技术

液流电池由电堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成，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。

现有技术中，液流电池为非标准预制舱现场连接。

但液流电池现场连接时工序繁琐，且预制舱为非标定制，前期难以做土地规划。为此，本发明提出一种标准40尺集装箱式液流电池系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标准40尺集装箱式液流电池系统，以解决上述背景技术中提出的液流电池预制舱非标定制、难以提前做好土地规划的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种标准40尺集装箱式液流电池系统，包括：

集装箱体，所述集装箱体内部的两端均设置有储液罐，两个储液罐分别盛装正、负极电解液；

电堆单元，所述电堆单元设置于两个储液罐之间并与之通过管道循环连通，所述电堆单元内部设置有多个单电池组件，且相邻两个所述单电池组件的电极之间以“+--+”或“-++-”的形式堆叠；

所述单电池组件包括单电池外框，所述单电池外框的中部设置有离子传导膜，所述离子传导膜的两侧均设置有碳毡电极，且两个碳毡电极分别用作正极和负极，所述碳毡电极的外侧固定有电极框，所述电极框的侧面设置有双极板。

优选的，所述碳毡电极的边缘固定连接有连接电极和安装卡板，所述电极框的侧面开设有电极凹槽和安装卡槽，所述连接电极与电极凹槽贯穿连接，所述安装卡板固定卡接于安装卡槽的内腔。

优选的，所述单电池外框的表面开设有两个电极通槽，两个所述连接电极分别穿过两个电极通槽并延伸至单电池外框的外侧，所述单电池组件的表面设置有两个分别用作正、负极的电极汇集板，所述单电池组件内的两个连接电极分别与两个电极汇集板电性连接。

优选的，所述单电池外框的两表面均开设有电解液出入口，且两个电解液出入口分别位于单电池外框的两侧，相邻两个单电池组件相对贴合后，相邻两个电解液出入口拼接形成电解液循环口，两个所述电解液出入口分别与两个双极板对应，所述双极板的中部开设有多个均匀散布的连通口，所述双极板的侧边缘开设有电解液导流口，所述电解液导流口与电解液出入口对应。

优选的，所述单电池外框的表面拐角处固定连接有密封垫，相邻两个单电池组件相互贴合后，相邻两个单电池外框上的密封垫相互贴合，多个密封垫相互贴合形成密封件，所述电堆单元还包括套接在多个单电池组件外侧的外密封筒，所述单电池组件和密封件配合将外密封筒的内部隔成多个小隔间，所述单电池组件位于外密封筒中部，所述电解液循环口与外密封筒侧面的小隔间连通，所述电极汇集板位于外密封筒顶部的小隔间内。

优选的，所述外密封筒的两端均覆盖有密封盖板，两个所述密封盖板之间通过拉紧螺杆固定连接，所述外密封筒的表面设置有定位套，所述定位套与拉紧螺杆套接定位，所述外密封筒的两侧面均设置有两个电解液循环接口，分别用作正、负极电解液的循环流动，所述外密封筒的顶部设置有供电电缆，两个所述电极汇集板与供电电缆内部的两根缆芯电性连接。

优选的，所述集装箱体的一侧底部开设有收纳凹槽，所述供电电缆穿过集装箱体的内壁并延伸至收纳凹槽的内腔，所述供电电缆的一端设置有外部连接电缆，所述外部连接电缆与供电电缆之间通过电接头连接，且电接头位于收纳凹槽的内腔。

优选的，所述收纳凹槽下侧开口端固定连接有托板，所述托板的中部贯穿开设有导水通槽，所述外部连接电缆的端部和供电电缆的端部均放置于托板上表面，所述电接头的下部位于导水通槽内。

优选的，所述收纳凹槽的正面开口处设置有限位挡板，所述收纳凹槽的顶部内壁开设有挡板收纳槽，所述限位挡板位于挡板收纳槽内腔并与之竖直滑动连接。

优选的，所述挡板收纳槽的一端开设有挡块收纳槽，所述限位挡板的一端固定连接有支撑挡块，所述支撑挡块滑动安装于挡块收纳槽的内腔，所述支撑挡块的表面抵在外部连接电缆表面将外部连接电缆端部弯折并收纳在收纳凹槽内腔，所述支撑挡块的下端面抵在托板的上表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在集装箱体的两端均设置有两个储液罐，且分别储存正、负极电解液，两个储液罐之间设置有进行供、放电反应的电堆单元，电堆单元由多个单电池组件堆叠，相邻两个单电池组件的正负电极以“+--+”或“-++-”的形式进行堆叠，由于相邻两个单电池组件的正极和正极对应，负极和负极对应，因此正极(或负极)电解液经电解液循环口进入两个单电池组件之间的间隙后，能够供同一种电极进行反应，从而可减小单电池组件的整体厚度，确保集装箱体内能够设置更多数量的单电池组件，提高反应效率，且本装置所有结构均设置于集装箱体内部，集装箱体为标准尺寸，可在安装时提前做好土地规划。

附图说明

图1为本发明整体结构立体示意图；

图2为本发明电堆单元结构立体示意图；

图3为本发明电堆单元结构爆炸示意图；

图4为本发明单电池组件结构爆炸示意图；

图5为本发明电极框和碳毡电极结构分离示意图；

图6为本发明单电池外框和双极板结构分离示意图；

图7为本发明图1中A处结构放大示意图；

图8为本发明集装箱体局部结构立体示意图；

图9为本发明集装箱体局部结构仰视示意图。

图中：1、集装箱体；2、储液罐；3、电堆单元；4、单电池组件；41、单电池外框；411、电解液出入口；412、电极通槽；413、密封垫；42、离子传导膜；43、电极框；431、电极凹槽；432、安装卡槽；44、碳毡电极；441、连接电极；442、安装卡板；45、双极板；451、连通口；452、电解液导流口；5、电极汇集板；6、电解液循环口；7、密封件；8、外密封筒；9、密封盖板；10、拉紧螺杆；11、定位套；12、电解液循环接口；13、供电电缆；14、收纳凹槽；15、外部连接电缆；16、电接头；17、托板；18、导水通槽；19、挡板收纳槽；20、挡块收纳槽；21、限位挡板；22、支撑挡块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：

实施例一

一种标准40尺集装箱式液流电池系统，包括：集装箱体1和电堆单元3。

具体的，在集装箱体1内部的两端均设置有储液罐2，两个储液罐2分别盛装正、负极电解液，正极电解液为一价和二价的钒离子溶液，即VO2⁺和VO²⁺溶液，负极电解液为二价和三价的钒离子溶液，即V²⁺和V³⁺溶液；

其次，电堆单元3设置于两个储液罐2之间并与之通过管道循环连通，电堆单元3用于对电解液进行反应，使钒离子升价或降价，钒离子价态变化时，能够进行吸热或放热，进而达到储能和放能的效果，电堆单元3内部设置有多个单电池组件4，且相邻两个单电池组件4的电极之间以“+--+”或“-++-”的形式堆叠，即，每两个相邻的单电池组件4上的正极与正极对应，或，负极与负极对应，由于每个单电池组件4均有且仅有一个正极和一个负极，因此多个单电池外框41的正负极对应方式为“...+--++--++--++-...”；

进一步的，单电池组件4包括单电池外框41，单电池外框41的中部设置有离子传导膜42，离子传导膜42为全氟硫磺膜，离子传导膜42起到隔离正、负极电解液的作用,同时允许离子通过以维持电荷平衡，离子传导膜42的两侧均设置有碳毡电极44，且两个碳毡电极44分别用作正极和负极，碳毡电极44的外侧固定有电极框43，电极框43的侧面设置有双极板45，由于相邻两个单电池组件4的正、负极能够分别对应，正极电解液进入两个单电池组件4之间时，可同时供两个单电池组件4上的正极进行反应，负极电解液进入另外两个单电池组件4之间时，可同时供两个单电池组件4上的负极进行反应，因此相邻两个单电池组件4之间无需额外设置隔板进行正负极隔离，从而能够减小单电池组件4的整体厚度，确保电堆单元3内能够设置更多数量的单电池组件4以提高电堆单元3的反应效率。

实施例二

在实施例一的基础上，为了对碳毡电极44定位，本申请还具有在碳毡电极44的边缘固定连接有连接电极441和安装卡板442，电极框43的侧面开设有电极凹槽431和安装卡槽432，连接电极441与电极凹槽431贯穿连接，安装卡板442固定卡接于安装卡槽432的内腔，安装卡板442与安装卡槽432配合用于将碳毡电极44与电极框43定位，连接电极441伸出电极凹槽431内腔以便于将多个连接电极441连接在一起。

实施例三

在实施例二的基础上，为了将多个单电池组件4的正、负极分别汇集在一起，本申请还具有在单电池外框41的表面开设有两个电极通槽412，两个连接电极441分别穿过两个电极通槽412并延伸至单电池外框41的外侧，单电池组件4的表面设置有两个分别用作正、负极的电极汇集板5，单电池组件4内的两个连接电极441分别与两个电极汇集板5电性连接，两个电极汇集板5相互平行不接触，且将多个单电池组件4的正、负极分别汇集到一起，即多个单电池组件4的正极与正极连接，负极与负极连接，可便于后续进行接线。

实施例四

在实施例三的基础上，为了将电解液通入单电池组件4内部，本申请还具有在单电池外框41的两表面均开设有电解液出入口411，且两个电解液出入口411分别位于单电池外框41的两侧，相邻两个单电池组件4相对贴合后，相邻两个电解液出入口411拼接形成电解液循环口6，两个电解液出入口411分别与两个双极板45对应，如图6和图3所示，单电池组件4一侧的电解液循环口6与正极侧的碳毡电极44对应，单电池组件4另一侧的电解液循环口6与负极侧的碳毡电极44对应，也就是说，单电池组件4两侧分别通入正极电解液和负极电解液，正、负极电解液可分别与多个单电池组件4内部的正极碳毡电极44以及多个单电池组件4内部的负极碳毡电极44接触，从而避免正、负极电解液相互接触而影响反应的进行，双极板45的中部开设有多个均匀散布的连通口451，双极板45的侧边缘开设有电解液导流口452，电解液导流口452与电解液出入口411对应，由于两个单电池组件4之间的正极与正极对应，负极与负极对应，因此两个单电池组件4之间无需进行隔开，双极板45表面也就可以开设连通口451以将两侧的正极与正极连通，或者负极与负极连通。

实施例五

在实施例四的基础上，为了避免正、负极电解液混合，本申请还具有在单电池外框41的表面拐角处固定连接有密封垫413，相邻两个单电池组件4相互贴合后，相邻两个单电池外框41上的密封垫413相互贴合，多个密封垫413相互贴合形成密封件7，电堆单元3还包括套接在多个单电池组件4外侧的外密封筒8，单电池组件4和密封件7配合将外密封筒8的内部隔成多个小隔间，单电池组件4位于外密封筒8中部，电解液循环口6与外密封筒8侧面的小隔间连通，电极汇集板5位于外密封筒8顶部的小隔间内，如图3所示，外密封筒8套设于多个单电池组件4的外侧，可对单电池组件4进行密封，以供电解液通入外密封筒8内腔并经电解液循环口6流入单电池组件4内部，由于密封件7垫在外密封筒8和多个单电池组件4之间，外密封筒8与单电池组件4之间的间隙能够被分隔呈上下左右四个小隔间，且小隔间之间互不相同，因此当正极电解液进入外密封筒8一侧的小隔间内部后，正极电解液只会进入单电池组件4内部的正极区域，反之，负极电极液只会进入单电池组件4内部的负极区域，从而避免了正、负极电解液在外密封筒8内部发生混合。

实施例六

在实施例五的基础上，为了对电解液进行循环流动，本申请还具有在外密封筒8的两端均覆盖有密封盖板9，确保外密封筒8内腔的密封性，两个密封盖板9之间通过拉紧螺杆10固定连接，外密封筒8的表面设置有定位套11，定位套11与拉紧螺杆10套接定位，确保外密封筒8不会发生晃动，外密封筒8的两侧面均设置有两个电解液循环接口12，分别用作正、负极电解液的循环流动，正极电解液经外密封筒8一侧的两个电解液循环接口12进入外密封筒8一侧内腔并循环流动，负极电解液经外密封筒8另一侧的两个电解液循环接口12进入外密封筒8两一侧内腔循环流动，外密封筒8的顶部设置有供电电缆13，两个电极汇集板5与供电电缆13内部的两根缆芯电性连接。

实施例七

在实施例六的基础上，为了对供电电缆13的端部进行防护，本申请还具有在集装箱体1的一侧底部开设有收纳凹槽14，供电电缆13穿过集装箱体1的内壁并延伸至收纳凹槽14的内腔，供电电缆13的一端设置有外部连接电缆15，外部连接电缆15与供电电缆13之间通过电接头16连接，且电接头16位于收纳凹槽14的内腔，可避免外界雨水进入而导致电接头16受损，进而确保外部连接电缆15与供电电缆13之间的电性连接更加安全稳定。

实施例八

在实施例七的基础上，为了避免供电电缆13和外部连接电缆15在重力作用下被拉扯，本申请还具有在收纳凹槽14下侧开口端固定连接有托板17，托板17的中部贯穿开设有导水通槽18，外部连接电缆15的端部和供电电缆13的端部均放置于托板17上表面，电接头16的下部位于导水通槽18内，托板17对供电电缆13和外部连接电缆15进行支撑，避免供电电缆13和外部连接电缆15在重力作用下被拉扯。

实施例九

在实施例八的基础上，为了避免供电电缆13端部转出收纳凹槽14内腔，本申请还具有在收纳凹槽14的正面开口处设置有限位挡板21，收纳凹槽14的顶部内壁开设有挡板收纳槽19，限位挡板21位于挡板收纳槽19内腔并与之竖直滑动连接，结合图8和图9可知，限位挡板21能够对收纳凹槽14的正面开口进行一定程度的封堵，以减小雨水进入收纳凹槽14内腔的可能，限位挡板21挡住供电电缆13能够对供电电缆13进行防护，另外，将限位挡板21移动开之后，将供电电缆13的端部转动一定角度使之伸出收纳凹槽14的内腔，可便于外部连接电缆15与供电电缆13进行连接。

实施例十

在实施例九的基础上，为了抵住外部连接电缆15防止外部连接电缆15从收纳凹槽14内腔脱离，本申请还具有在挡板收纳槽19的一端开设有挡块收纳槽20，限位挡板21的一端固定连接有支撑挡块22，支撑挡块22滑动安装于挡块收纳槽20的内腔，支撑挡块22的表面抵在外部连接电缆15表面将外部连接电缆15端部弯折并收纳在收纳凹槽14内腔，支撑挡块22的下端面抵在托板17的上表面，如图9所示，支撑挡块22抵住外部连接电缆15能够承受外部连接电缆15对限位挡板21产生的作用力，从而避免限位挡板21受限位挡板21挤压而弯曲甚至折断，支撑挡块22贴合托板17的上表面可对限位挡板21的滑动进行限位，确保限位挡板21不会从挡板收纳槽19的内腔掉落。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：包括：

集装箱体（1），所述集装箱体（1）内部的两端均设置有储液罐（2），两个储液罐（2）分别盛装正、负极电解液；

电堆单元（3），所述电堆单元（3）设置于两个储液罐（2）之间并与之通过管道循环连通，所述电堆单元（3）内部设置有多个单电池组件（4），且相邻两个所述单电池组件（4）的电极之间以“+--+”或“-++-”的形式堆叠；

所述单电池组件（4）包括单电池外框（41），所述单电池外框（41）的中部设置有离子传导膜（42），所述离子传导膜（42）的两侧均设置有碳毡电极（44），且两个碳毡电极（44）分别用作正极和负极，所述碳毡电极（44）的外侧固定有电极框（43），所述电极框（43）的侧面设置有双极板（45）。

2.根据权利要求1所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述碳毡电极（44）的边缘固定连接有连接电极（441）和安装卡板（442），所述电极框（43）的侧面开设有电极凹槽（431）和安装卡槽（432），所述连接电极（441）与电极凹槽（431）贯穿连接，所述安装卡板（442）固定卡接于安装卡槽（432）的内腔。

3.根据权利要求2所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述单电池外框（41）的表面开设有两个电极通槽（412），两个所述连接电极（441）分别穿过两个电极通槽（412）并延伸至单电池外框（41）的外侧，所述单电池组件（4）的表面设置有两个分别用作正、负极的电极汇集板（5），所述单电池组件（4）内的两个连接电极（441）分别与两个电极汇集板（5）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述单电池外框（41）的两表面均开设有电解液出入口（411），且两个电解液出入口（411）分别位于单电池外框（41）的两侧，相邻两个单电池组件（4）相对贴合后，相邻两个电解液出入口（411）拼接形成电解液循环口（6），两个所述电解液出入口（411）分别与两个双极板（45）对应，所述双极板（45）的中部开设有多个均匀散布的连通口（451），所述双极板（45）的侧边缘开设有电解液导流口（452），所述电解液导流口（452）与电解液出入口（411）对应。

5.根据权利要求4所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述单电池外框（41）的表面拐角处固定连接有密封垫（413），相邻两个单电池组件（4）相互贴合后，相邻两个单电池外框（41）上的密封垫（413）相互贴合，多个密封垫（413）相互贴合形成密封件（7），所述电堆单元（3）还包括套接在多个单电池组件（4）外侧的外密封筒（8），所述单电池组件（4）和密封件（7）配合将外密封筒（8）的内部隔成多个小隔间，所述单电池组件（4）位于外密封筒（8）中部，所述电解液循环口（6）与外密封筒（8）侧面的小隔间连通，所述电极汇集板（5）位于外密封筒（8）顶部的小隔间内。

6.根据权利要求5所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述外密封筒（8）的两端均覆盖有密封盖板（9），两个所述密封盖板（9）之间通过拉紧螺杆（10）固定连接，所述外密封筒（8）的表面设置有定位套（11），所述定位套（11）与拉紧螺杆（10）套接定位，所述外密封筒（8）的两侧面均设置有两个电解液循环接口（12），分别用作正、负极电解液的循环流动，所述外密封筒（8）的顶部设置有供电电缆（13），两个所述电极汇集板（5）与供电电缆（13）内部的两根缆芯电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述集装箱体（1）的一侧底部开设有收纳凹槽（14），所述供电电缆（13）穿过集装箱体（1）的内壁并延伸至收纳凹槽（14）的内腔，所述供电电缆（13）的一端设置有外部连接电缆（15），所述外部连接电缆（15）与供电电缆（13）之间通过电接头（16）连接，且电接头（16）位于收纳凹槽（14）的内腔。

8.根据权利要求7所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述收纳凹槽（14）下侧开口端固定连接有托板（17），所述托板（17）的中部贯穿开设有导水通槽（18），所述外部连接电缆（15）的端部和供电电缆（13）的端部均放置于托板（17）上表面，所述电接头（16）的下部位于导水通槽（18）内。

9.根据权利要求8所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述收纳凹槽（14）的正面开口处设置有限位挡板（21），所述收纳凹槽（14）的顶部内壁开设有挡板收纳槽（19），所述限位挡板（21）位于挡板收纳槽（19）内腔并与之竖直滑动连接。

10.根据权利要求9所述的一种标准40尺集装箱式液流电池系统，其特征在于：所述挡板收纳槽（19）的一端开设有挡块收纳槽（20），所述限位挡板（21）的一端固定连接有支撑挡块（22），所述支撑挡块（22）滑动安装于挡块收纳槽（20）的内腔，所述支撑挡块（22）的表面抵在外部连接电缆（15）表面将外部连接电缆（15）端部弯折并收纳在收纳凹槽（14）内腔，所述支撑挡块（22）的下端面抵在托板（17）的上表面。

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