CN117594823B - 一种拼接式液流框板组件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液流电池技术领域，且公开了一种拼接式液流框板组件及其制备方法，所述拼接式液流框板组件包括液流框板和离子交换膜，液流框板中心设置有离子交换腔，离子交换腔上方两端开设有正液反应腔，离子交换腔下方两端开设有负液反应腔，离子交换腔四周开设有卡槽，离子交换膜上设置有卡条框架，卡条框架固定安装在卡槽内，卡条框架内沿其矩形方向设置有金属丝，该结构利用铁丝的电磁感应作用自身产生热能，简化了工艺流程，并且可以在液流框板外侧对离子交换膜进行加热，无需在其内部进行连接加工，同时制备过程中由于气腔受热变软，气腔会膨胀并挤压周围的塑料向外侧移动，提高其连接程度和密封程度。

Description

一种拼接式液流框板组件及其制备方法

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域，具体为一种拼接式液流框板组件及其制备方法。

背景技术

全钒液流电池是一种可再生能源储存技术，利用钒的多种氧化态在电池中的转化来存储电能。全钒液流电池由两个液体钒电解液和一个中间隔膜组成。当电池处于充电状态时，电源提供的电能将钒离子氧化成高氧化态的钒离子，并将其储存在电解液中。而在放电状态时，高氧化态的钒离子会通过中间隔膜与低氧化态的钒离子进行电化学反应，释放出储存的电能。全钒液流电池具有多种优点。首先，钒是一种丰富的元素，其在地壳中的含量较高，因此全钒液流电池的原料供应相对充足。其次，钒离子在电解液中具有多种氧化态，使得电池的电化学反应可逆性强，储能效率较高。此外，全钒液流电池具有较长的循环寿命，可以进行数万次的充放电循环而不会导致电池容量的明显下降。另外，由于全钒液流电池采用液体电解液，其容量可以根据需求进行扩展，具有较好的可调性。全钒液流电池由电堆、钒电解液储罐、循环泵、管路、充放电等模块组成。电堆由单片电池串联组成。单片电池由离子交换膜、电极、导电板、液流框板、凸条构成。电极由石墨毡构成，装在液流框板内，位于离子交换膜和导电板之间。液流框板的上部、下部分别设有钒电解液进液、出液支路流道。 在循环泵压力作用下，储罐中的钒电解液通过主路进液流道流进电堆经单片电池液流框板下部的支路进液流道均匀分流后自下而上均匀流过单片电池电极微孔流道进行电化学反应，反应后的钒电解液经过单片电池液流框板上部的支路进液流道均匀汇流后流出电堆，再通过主路出液流道流回储罐中。

在制备电池液流框板过程中，由于框板由上部、下部分和离子交换膜组成，如中国专利CN102842730B提出的全钒液流电池，包括离子交换膜、电极、导电板、液流框板、正端压板、负端压板和紧固件。液流框板和内框形状为长方形，并且在液流框板上开有进过液孔二。液流框板的正面还开有进出液支路流道。进液支路流道一端与过液孔一连通，另一端与液流框板内框连通。出液支路流道一端与过液孔二连通，另一端与液流框板内框连通。多个液流框板按照正面对正面、背面对背面的顺序交替排列。离子交换膜夹在相邻液流框板的正面之间，起到隔离阳极和阴极的作用。导电板为长方形，夹在相邻液流框板的背面之间。导电板表面不开设流道，而在液流框板背面内框边缘处开有环形凹台，导电板装在该凹台上。液流框板内框中装有电极，电极也是长方形，表面不开设流道。正端压板和负端压板通过紧固件压紧将液流框板、导电板、电极和离子交换膜依次串联成电堆。电极的高度可以在1~25cm范围内调节，而宽度则小于等于200cm。其中，由于液流框板由上部、下部分和离子交换膜组成，液流框板和内框形状为长方形，且液流框板上开有进过液孔二和进出液支路流道。在专利CN102842730B的传统加工方法中，需要将上下片的液流框板与交换膜进行压紧密封，这种密封方式使得液流框板与交换膜之间的接触面积交大，同时上下液流框板外侧具有裸露连接位置，使得液流框板与交换膜很难实现完美的密封效果，密封难度大，尤其是在该类电池在长久使用后，材料容易产生形变，传统液流框板这种上下拼接结构容易老化形变从而产生缝隙。液流框板与离子交换膜之间需要紧密连接，以确保电池性能和稳定性。传统加工方法在液流框板与离子交换膜之间容易出现缝隙，导致连接不紧密，影响电池质量和性能。

发明内容

（一）解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种拼接式液流框板组件及其制备方法，具备液流框板加工流程简便，且液流框板与离子交换膜的组装匹配性高，无需在装配过程中依赖精密设备，此外，当离子交换膜与液流框板装配并完成焊接之后，二者之间的连接紧密，降低了密封的难度的优点，解决了传统加工方法操作繁琐，加工复杂度高，密封难度大，且在液流框板与离子交换膜之间容易出现缝隙，导致连接不紧密，影响电池质量和性能的问题。

（二）技术方案：为实现上述液流框板加工流程简便，且液流框板与离子交换膜的组装匹配性高，无需在装配过程中依赖精密设备，此外，当离子交换膜与液流框板装配并完成焊接之后，二者之间的连接紧密，降低了密封的难度的目的，本发明提供如下技术方案：一种拼接式液流框板组件，它包括液流框板和离子交换膜，所述液流框板为方形，液流框板的中间加工方形的离子交换腔，所述离子交换腔通过离子交换膜被隔成上下独立的正液反应腔、负液反应腔，所述液流框板的上下面两侧分别设计有向正液反应腔、负液反应腔通过离子液流的流道，所述正液反应腔通过液流框板中的一个对角位置开设的贯通的两个过液孔一通入和流出电池反应的正极溶液；所述负液反应腔通过液流框板中的另一个对角位置开设的贯通的两个过液孔二通入和流出电池反应的负极溶液；其特征在于:

所述液流框板包括融合为一体的左液流框板和右液流框板，所述左液流框板通过结合面一侧中间位置的凸起结构与所述右液流框板结合面一侧的凹槽结构相匹配卡入装配为一体；

所述左液流框板和右液流框板组成的液流框板内侧中间设计有沿其矩形内壁的卡槽，所述离子交换膜为矩形，所述离子交换膜沿其矩形形状的边缘注塑有矩形边条形状的卡条框架，所述卡条框架与液流框板使用相同材料制作,所述卡条框架密封安装在所述卡槽内，所述卡条框架内沿其矩形方向设置有用于高频加热的金属丝, 所述卡条框架内还设置有沿其矩形方向的密闭的气腔;

所述卡条框架通过对其内部金属丝隔空高频加热使得卡条框架与卡槽的接触位置熔化,所述气腔受热膨胀使得熔化后的卡条框架贴合面位置受到向外的膨胀压力与卡槽的贴合面压紧结合为一体。

优选的，所述卡槽截面形状为梯形，所述卡条框架截面为梯形。

优选的，所述凸起结构及所述凹槽结构横截面呈梯形。

优选的，所述气腔位于所述金属丝的外侧。

优选的，所述气腔内充入有不易反应的高压稳定性气体，具体来说可以使用氮气或者其它不易反应氧还原反应的气体。

优选的，所述卡条框架用于和卡槽贴合的斜边上沿其矩形方向设置有两个以上的凸条。

优选的，所述卡条框架截面方向上中间设计有所述气腔，所述卡条框架截面方向上气腔四周在梯形截面靠近上下贴合斜面位置各设计有两条所述凸条，所述凸条在卡条框架截面为弧形凸起，所述金属丝在卡条框架截面内设计有4条，所述金属丝位置在卡条框架截面所述凸条弧形凸起的圆心位置。

优选的，所述卡条框架截面梯形的高度小于所述卡槽截面梯形的高度。

优选的，位于所述凹槽结构位置的右液流框板内设置有金属丝二，所述金属丝二沿其横截面梯形的斜边设置两根及以上。

优选的，所述左液流框板上下表面设置有凸起的加热限位槽，所述右液流框板上下表面设置有凸起的加热限位槽。

一种拼接式液流框板组件的制备方法，包括：

S1、在液流框板上下设置产生交变磁场的高频加热结构，在液流框板两端设置夹具，分别夹紧左液流框板与右液流框板；

S2、在离子交换膜上安装卡条框架，并将卡条框架安装在左液流框板与右液流框板中的卡槽内；

S3、左右夹具将左液流框板与右液流框板对准卡紧；

S4、上下所述的高频加热结构分别压紧在液流框板上下表面上，并与加热限位槽匹配；

S5、启动高频加热结构在液流框板之间产生高频的交变磁场，金属丝及金属丝二金属内部产生涡电流，电流的流动在金属丝及金属丝二内部产生电阻，电阻会转化为热能，使金属丝及金属丝二加热，当金属丝发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成卡条框板受热膨胀并熔化；当金属丝二发热后，会使周围聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成的右液流框板部分熔化；

S6、熔化后的卡条框板与其周围的液流框板相接融合，左液流框板的凸起结构与右液流框板的凹槽结构相接融合；

S7、在左液流框板与右液流框板相连接位置再次加热焊接。

（三）有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种拼接式液流框板组件及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该一种拼接式液流框板组件及其制备方法，通过金属丝结构、卡条框架结构、卡槽结构的配合使用，相比传统的技术结构，该结构在焊接过程中无需外部加热源,利用铁丝的电磁感应作用自身产生热能，简化了工艺流程，通过调节对金属丝施加的交变磁场的强度，可以非常精确地控制产生的热量，效率较高，同时由于是铁丝直接加热，可以实现局部加热，减少了热影响区域，保护了组件的其他部分不受热损伤，并且这种结构可以在液流框板外侧对离子交换膜进行加热连接，在连接液流框板与离子交换膜时无需在其内部进行连接加工，降低了其加工难度。同时该拼接式液流框板组件改变传统的上下拼接方式，整个的框板结构拼接装配位置更小，密封效果更好，尤其是在长久使用时密封效果可以有效保持。

2、该一种拼接式液流框板组件及其制备方法，通过气腔结构、卡条框架结构、卡槽结构的配合使用，相比传统的技术结构，当金属丝在发热过程中，由于稳定性气体的气体膨胀系数，大于聚氯乙烯或聚丙烯塑料的膨胀系数，所以在金属丝发热的过程中，气腔受热变软，气腔内的高压稳定性气体会膨胀并挤压周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料向外侧移动，使卡条框架紧密贴附在卡槽之中，提高其连接程度和密封程度，避免产生缝隙。

3、该一种拼接式液流框板组件及其制备方法，通过凸条结构、卡条框架结构、卡槽结构的配合使用，相比传统的技术结构，由于这些凸条同样采用了聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成，当卡条框架因受热而膨胀和变形时，其梯形较低的截面高度使得框架能够向卡槽深处移动，进一步增强了连接的紧固性和密封效果，同时在这个过程中，凸条由于在卡条框架和卡槽之间形成了间隙，这些凸条会在卡条框架移动时被逐渐压紧，并因受热而熔化，有效地封堵了任何潜在的缝隙。

4、该一种拼接式液流框板组件及其制备方法，通过凸起结构、凹槽结构结构、金属丝二结构的配合使用，感应加热能够快速将热量集中在所需的区域，实现快速局部加热，提高生产效率，同时，加热区域可以通过设计铁丝的位置和加热限位槽的形状进行精确控制，这有助于确保热量集中在需要焊接或密封的区域，避免对周围材料的不必要加热，利用金属丝二进行感应加热无需使用传统的火焰、电阻丝或其他外部加热设备，减少了装备成本和操作复杂性，并且这种结构可以在液流框板外侧对两侧的左右液流框板进行加热连接，即使是靠近液流框板内的缝隙也能完全封死，不仅增强了左右液流框板的连接强度和密封强度，还降低了其加工的难度。

5、该一种拼接式液流框板组件及其制备方法，通过卡条框架结构和卡槽结构的配合使用，相比传统的技术结构，其结构设计为梯形可以提供一种自锁机制，当卡条框架插入卡槽中时，由于梯形较宽的一端在外侧，较窄的一端在内侧，所以在外力作用下卡条框架会趋向于进一步嵌入梯形卡槽中，而不容易脱落，这种设计提高了组件的结构稳定性，特别是在液体流动产生压力的情况下，而且使用梯形设计可以使得组装过程更加容易，并且在装配时，卡条框架可以先从梯形卡槽的宽侧插入，然后顺着梯形缓缓推进到位，这种形状可以指导组装方向，减少装配错误的几率，当卡条框架和卡槽紧密配合时，梯形设计有助于形成更好的密封效果，由于形状的特点，会更紧密地贴合，在金属丝加热并使周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料膨胀和熔化时，梯形截面能够使熔化的材料沿卡槽方向流动并填充空间，增强焊接接头的密封性和强度。

附图说明

图1为本发明一种拼接式液流框板组件实施例一的结构剖视图；

图2为本发明一种拼接式液流框板组件实施例一拆除离子交换膜结构时的结构剖视图；

图3为本发明一种拼接式液流框板组件实施例一的三维结构示意图；

图4为本发明一种拼接式液流框板组件实施例一的结构俯视图；

图5为本发明一种拼接式液流框板组件实施例一的金属丝二结构局部剖视图；

图6为本发明一种拼接式液流框板组件实施例二的卡条框架截面的结构示意图；

图7为本发明一种拼接式液流框板组件实施例三的卡条框架结构局部剖视图；

图8为本发明一种拼接式液流框板组件实施例三的卡槽局部结构剖视图；

图9为本发明一种拼接式液流框板组件的卡条框架三维局部结构示意图。

图中：1-离子交换膜、2-离子交换腔、3-正液反应腔、4-过液孔一、5-负液反应腔、6-过液孔二、7-卡槽、8-卡条框架、10-金属丝、11-金属丝二、12-左液流框板、13-右液流框板、14-凸起结构、15-凹槽结构、16-气腔、17-凸条、18-加热限位槽。

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。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。

实施例一：请参阅图1及图2，一种拼接式液流框板组件，包括液流框板和离子交换膜1，液流框板由聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成，液流框板中心设置开有离子交换腔2，离子交换腔2为矩形，离子交换腔2上方两端开设有与其连通的正液反应腔3，正液反应腔3通过液流框板中的一个对角位置开设的贯通的两个过液孔一4通入和流出电池反应的正极溶液，如图3所示，离子交换腔2下方两端开设有与其连通的负液反应腔5，负液反应腔5通过液流框板中的另一个对角位置开设的贯通的两个过液孔二6通入和流出电池反应的负极溶液，如图4所示，离子交换腔2四周沿其矩形形状开设有卡槽7，离子交换膜1为矩形，离子交换膜1沿其矩形形状设置有卡条框架8，卡条框架8为矩形形状，卡条框架8的矩形大小与卡槽7大小相匹配，卡条框架8由聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成，聚氯乙烯或聚丙烯塑料能在受热时膨胀并快速熔化，卡条框架8固定安装在卡槽7内，所述离子交换膜1沿其矩形形状的边缘注塑有矩形边条形状的卡条框架8，卡条框架8内沿其矩形方向设置有金属丝10，当金属丝10置于交变磁场中时，电磁场会在金属丝10内部产生涡电流，这些电流的流动在金属丝10内部产生电阻，而电阻会转化为热能，从而使金属丝10加热，当金属丝10发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成卡条框板受热膨胀并熔化, 该结构的设计使其在焊接过程中无需外部加热源,利用铁丝的电磁感应作用自身产生热能，不需要额外的加热设备，简化了工艺流程，并且通过调节交变磁场的强度和时间，可以非常精确地控制产生的热量，保证焊接质量，且感应加热的速度通常比传统的热焊接方法要快，这意味着生产效率较高，同时由于是铁丝直接加热，可以实现局部加热，减少了热影响区域，保护了组件的其他部分不受热损伤，最重要的是这种结构可以在液流框板外侧对离子交换膜1进行加热连接，降低了其加工难度。卡槽7截面形状为梯形，卡条框架8截面为梯形，梯形设计可以提供一种自锁机制。当卡条框架8插入卡槽7中时，由于梯形较宽的一端在外侧，较窄的一端在内侧，所以在外力作用下卡条框架8会趋向于进一步嵌入梯形卡槽7中，而不容易脱落。这种设计提高了组件的结构稳定性，特别是在液体流动产生压力的情况下，而且使用梯形设计可以使得组装过程更加容易。在装配时，卡条框架8可以先从梯形卡槽7的宽侧插入，然后顺着梯形缓缓推进到位。这种形状可以指导组装方向，减少装配错误的几率，当卡条框架8和卡槽7紧密配合时，梯形设计有助于形成更好的密封效果。这种结构在受到周围介质压力作用时，由于形状的特点，会更紧密地贴合，从而提高防止液体泄漏的能力。同时，在高温或温差变化的环境中，材料会发生热膨胀。设计梯形截面可以为热膨胀提供一定的空间，减少由于温度变化导致的机械应力，保持组件的完整性和功能。液流框板包括左液流框板12和右液流框板13，左液流框板12右端面设置有凸起结构14，右液流框板13右端面设置有与凸起结构14相匹配的凹槽结构15，凸起结构14及凹槽结构15横截面呈梯形，梯形凸起与凹槽结构15可以在组件装配时自动对准，减少了装配误差，确保了液流框板间的精准匹配，梯形结构相互嵌套时，由于其形状可以形成更为紧密的接触，从而提高了组件之间的密封性能，减少了液体的泄漏风险，并且凸起和凹槽结构15可以提供更多的接触面积和接触力，这样的结构有利于抵抗由于流体压力或外部力量导致的位移，使得液流框板间不易在横向或纵向上滑动，增强了组件的结构稳定性。

请参阅图5，位于凹槽结构15位置的右液流框板13内设置有金属丝二11，金属丝二11沿其横截面梯形的斜边设置两根及以上，金属丝二11与金属丝10的功能相同，都是在置于交变磁场中时，电磁场会在金属丝二11内部产生涡电流，这些电流的流动在金属丝二11内部产生电阻，而电阻会转化为热能，从而使金属丝二11加热，当金属丝二11发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成凹槽结果受热膨胀并熔化, 感应加热能够快速将热量集中在所需的区域，实现快速局部加热，提高生产效率，同时，加热区域可以通过设计铁丝的位置和加热限位槽18的形状进行精确控制，这有助于确保热量集中在需要焊接或密封的区域，避免对周围材料的不必要加热，利用金属丝二11进行感应加热无需使用传统的火焰、电阻丝或其他外部加热设备，减少了装备成本和操作复杂性，并且这种加热无需拆开液流框板就可以使左液流框板12与右液流框板13内部完全密封连接，减少了加工难度。请参阅图1及图2，左液流框板12上下表面设置有凸起的加热限位槽18，右液流框板13上下表面设置有凸起的加热限位槽18,加热限位槽18的设计能够让液流框板在制备过程中，高频加热结构能够准确对准加热区域，减少加工误差和能源的浪费。

实施例二：如图6所示，在本实施例中，所述卡条框架8用于和卡槽7贴合的斜边上沿其矩形方向分别设置有两个凸条17。所述卡条框架8截面方向上中间设计有所述气腔16，所述卡条框架8截面方向上气腔16四周在梯形截面靠近上下贴合斜面位置各设计有两条所述凸条17，所述凸条17在卡条框架8截面为弧形凸起，所述金属丝10在卡条框架8截面内设计有4条，所述金属丝10位置在卡条框架8截面所述凸条17弧形凸起的圆心位置。在具体设计时，在所述凸起结构14和凹槽结构15部分也采用上述的对应的结构。在此不做详细叙述。

在该实时例中，所述金属丝10使用细铜丝，所述卡条框架8与所述液流框板使用同样材料。在该结构中，首先所述凸条17在卡条框架8向外贴面的设计，使得左液流框板12和右液流框板13向中间初步卡紧所述卡条框架8时会具有一些间隙，在将其卡条框架8及左液流框板12和右液流框板13熔合时，需要将左液流框板12和右液流框板13从两侧向中间施加弹性推力。在本结构中，虽然用来接接受高频加热的金属丝更细，但是其条数更多，且更加均匀的靠近分步在所述卡条框架8与卡槽7的贴合面位置，准确来说，更加容易对用来贴合卡条框架8与卡槽7两个斜面部分的凸条17上，这样加热时的温度更加可以聚集在贴合边沿，当所述金属丝10被高频加热时，金属丝10周边的部分，尤其是凸条17部分优先熔化，这时随着卡条框架8两侧左液流框板12和右液流框板13向中间推进，使得接近熔化完成的所述凸条17被挤压填塞在卡条框架8与卡槽7的贴合面间隙之间，同时中间通入高压气体（主要是氮气的）所述气腔16中，在受热变软时，也会对熔化的凸条17提供贴紧的推动力，使得所述卡条框架8与卡槽7两个斜面部分实现完美的贴合，这时和所述金属丝10最靠近的卡槽7贴合斜面部分也会同样熔化，和熔化的凸条17融合为一体，使得所述卡槽7与卡条框架8密封结合在一起。

该结构在加工时不仅更加的节能，同时在所述卡槽7与卡条框架8熔合为一体时，形变量更小，同时由于所述凸条17的设计，使得所述卡槽7与卡条框架8之间在熔合加工时具有更多的装配余量，使得上述二者有更加宽泛的装配尺寸设计，加工在制造更加的容易。因此上述结构在更好的完成密封要求的前提下，大大降低整个产品的生产成本。

实施例三：请参阅图1及图2，一种拼接式液流框板组件，包括液流框板和离子交换膜1，液流框板由聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成，液流框板中心设置开有离子交换腔2，离子交换腔2为矩形，离子交换腔2上方两端开设有与其连通的正液反应腔3，正液反应腔3通过液流框板中的一个对角位置开设的贯通的两个过液孔一4通入和流出电池反应的正极溶液，如图3所示，离子交换腔2下方两端开设有与其连通的负液反应腔5，负液反应腔5通过液流框板中的另一个对角位置开设的贯通的两个过液孔二6通入和流出电池反应的负极溶液，如图4所示，离子交换腔2四周沿其矩形形状开设有卡槽7，离子交换膜1为矩形，离子交换膜1沿其矩形形状设置有卡条框架8，卡条框架8为矩形形状，卡条框架8的矩形大小与卡槽7大小相匹配，卡条框架8由聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成，聚氯乙烯或聚丙烯塑料能在受热时膨胀并快速熔化，卡条框架8固定安装在卡槽7内，卡条框架8内侧设置有通过注塑密闭的离子交换膜1，卡条框架8内沿其矩形方向设置有金属丝10，当金属丝10置于交变磁场中时，电磁场会在金属丝10内部产生涡电流，这些电流的流动在金属丝10内部产生电阻，而电阻会转化为热能，从而使金属丝10加热，当金属丝10发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成卡条框板受热膨胀并熔化, 该结构的设计使其在焊接过程中无需外部加热源,利用铁丝的电磁感应作用自身产生热能，不需要额外的加热设备，简化了工艺流程，并且通过调节交变磁场的强度和时间，可以非常精确地控制产生的热量，保证焊接质量，且感应加热的速度通常比传统的热焊接方法要快，这意味着生产效率较高，同时由于是铁丝直接加热，可以实现局部加热，减少了热影响区域，保护了组件的其他部分不受热损伤，最重要的是这种结构可以在液流框板外侧对离子交换膜1进行加热连接，降低了其加工难度。卡槽7截面形状为梯形，卡条框架8截面为梯形，梯形设计可以提供一种自锁机制。当卡条框架8插入卡槽7中时，由于梯形较宽的一端在外侧，较窄的一端在内侧，所以在外力作用下卡条框架8会趋向于进一步嵌入梯形卡槽7中，而不容易脱落。这种设计提高了组件的结构稳定性，特别是在液体流动产生压力的情况下，而且使用梯形设计可以使得组装过程更加容易。在装配时，卡条框架8可以先从梯形卡槽7的宽侧插入，然后顺着梯形缓缓推进到位。这种形状可以指导组装方向，减少装配错误的几率，当卡条框架8和卡槽7紧密配合时，梯形设计有助于形成更好的密封效果。这种结构在受到周围介质压力作用时，由于形状的特点，会更紧密地贴合，从而提高防止液体泄漏的能力。同时，在高温或温差变化的环境中，材料会发生热膨胀。设计梯形截面可以为热膨胀提供一定的空间，减少由于温度变化导致的机械应力，保持组件的完整性和功能。液流框板包括左液流框板12和右液流框板13，左液流框板12右端面设置有凸起结构14，右液流框板13右端面设置有与凸起结构14相匹配的凹槽结构15，凸起结构14及凹槽结构15横截面呈梯形，梯形凸起与凹槽结构15可以在组件装配时自动对准，减少了装配误差，确保了液流框板间的精准匹配，梯形结构相互嵌套时，由于其形状可以形成更为紧密的接触，从而提高了组件之间的密封性能，减少了液体的泄漏风险，并且凸起和凹槽结构15可以提供更多的接触面积和接触力，这样的结构有利于抵抗由于流体压力或外部力量导致的位移，使得液流框板间不易在横向或纵向上滑动，增强了组件的结构稳定性。

请参阅图5，位于凹槽结构15位置的右液流框板13内设置有金属丝二11，金属丝二11沿其横截面梯形的斜边设置两根及以上，金属丝二11与金属丝10的功能相同，都是在置于交变磁场中时，电磁场会在金属丝二11内部产生涡电流，这些电流的流动在金属丝二11内部产生电阻，而电阻会转化为热能，从而使金属丝二11加热，当金属丝二11发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成凹槽结果受热膨胀并熔化, 感应加热能够快速将热量集中在所需的区域，实现快速局部加热，提高生产效率，同时，加热区域可以通过设计铁丝的位置和加热限位槽18的形状进行精确控制，这有助于确保热量集中在需要焊接或密封的区域，避免对周围材料的不必要加热，利用金属丝二11进行感应加热无需使用传统的火焰、电阻丝或其他外部加热设备，减少了装备成本和操作复杂性，并且这种加热无需拆开液流框板就可以使左液流框板12与右液流框板13内部完全密封连接，减少了加工难度。请参阅图1及图2，左液流框板12上下表面设置有凸起的加热限位槽18，右液流框板13上下表面设置有凸起的加热限位槽18,加热限位槽18的设计能够让液流框板在制备过程中，高频加热结构能够准确对准加热区域，减少加工误差和能源的浪费。

请参阅图7及图8，卡条框架8内还设置有沿其矩形方向的气腔16，气腔16位于所述金属丝10的外侧。所述气腔16内充入有高压稳定性气体，该气体可以氮气或者其它相对惰性的气体。当金属丝10在发热过程中，由于稳定性气体的气体膨胀系数，大于聚氯乙烯或聚丙烯塑料的膨胀系数，所以在金属丝10发热的过程中，气腔16内的稳定性气体会膨胀并挤压周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料相外侧移动，使卡条框架8紧密贴附在卡槽7之中，提高其连接程度和密封程度避免产生缝隙。卡条框架8截面梯形的高度小于卡槽7截面梯形的高度,卡条框架8每个斜边上沿其矩形方向设置有两个凸条17，如图9所示，凸条17同样采用聚氯乙烯或聚丙烯塑料，当卡条框架8在熔化膨胀的过程中，由于卡条框架8截面梯形高小于卡槽7截面梯形高度，当其膨胀变形后，卡条框架8会向卡槽7深处移动，提高其连接性和密封性，而在这个过程中，由于凸条17使得卡条框架8与卡槽7之间有缝隙，卡条框架8移动过程会逐渐挤压这些凸条17，这些凸条17又同时会受热熔化，将存在的缝隙封死，这种结构配合金属丝10的高频加热，使卡条框架8与卡槽7之间无需精准配合，当凸条17受热后就能将配合产生的误差消除，从而使得卡槽7与卡条框架8之间无缝隙。

一种拼接式液流框板组件的制备方法，包括：

S1、在液流框板上下设置产生交变磁场的高频加热结构，在液流框板两端设置夹具，分别夹紧左液流框板12与右液流框板13；

S2、在离子交换膜1上安装卡条框架8，并将卡条框架8安装在左液流框板12与右液流框板13中的卡槽7内；

S3、左右夹具将左液流框板12与右液流框板13对准卡紧；

S4、上下的高频加热结构分别压紧在液流框板上下表面上，并与加热限位槽18匹配；

S5、启动高频加热结构在液流框板之间产生高频的交变磁场，金属丝10及金属丝二11金属内部产生涡电流，电流的流动在金属丝10及金属丝二11内部产生电阻，电阻会转化为热能，使金属丝10及金属丝二11加热，当金属丝10发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成卡条框板受热膨胀并熔化；当金属丝二11发热后，会使周围聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成的右液流框板13部分熔化；

S6、熔化后的卡条框板与其周围的液流框板相接融合，左液流框板12的凸起结构14与右液流框板13的凹槽结构15相接融合；

S7、在左液流框板12与右液流框板13相连接位置再次加热焊接。

工作原理: 在液流框板上下设置产生交变磁场的高频加热结构，在液流框板两端设置夹具，分别夹紧左液流框板12与右液流框板13；在离子交换膜1上安装卡条框架8，并将卡条框架8安装在左液流框板12与右液流框板13中的卡槽7内；左右夹具将左液流框板12与右液流框板13对准卡紧；上下的高频加热结构分别压紧在液流框板上下表面上，并与加热限位槽18匹配；启动高频加热结构在液流框板之间产生高频的交变磁场，金属丝10及金属丝二11金属内部产生涡电流，电流的流动在金属丝10及金属丝二11内部产生电阻，电阻会转化为热能，使金属丝10及金属丝二11加热，当金属丝10发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成卡条框板受热膨胀并熔化；当金属丝二11发热后，会使周围聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成的右液流框板13部分熔化；熔化后的卡条框板与其周围的液流框板相接融合，左液流框板12的凸起结构14与右液流框板13的凹槽结构15相接融合，该结构的设计使其在焊接过程中无需外部加热源,利用铁丝的电磁感应作用自身产生热能，不需要额外的加热设备，简化了工艺流程，并且通过调节交变磁场的强度和时间，可以非常精确地控制产生的热量，保证焊接质量，且感应加热的速度通常比传统的热焊接方法要快，这意味着生产效率较高，同时由于是铁丝直接加热，可以实现局部加热，减少了热影响区域，保护了组件的其他部分不受热损伤，最重要的是这种结构可以在液流框板外侧对离子交换膜1及左液流框板12右液流框板13连接深处进行加热连接，降低了其加工难度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (9)

1.一种拼接式液流框板组件，包括液流框板和离子交换膜（1），所述液流框板为方形，液流框板的中间加工方形的离子交换腔（2），所述离子交换腔（2）通过离子交换膜（1）被隔成上下独立的正液反应腔（3）、负液反应腔（5），所述液流框板的上下面两侧分别设计有向正液反应腔（3）、负液反应腔（5）通过离子液流的流道，所述正液反应腔（3）通过液流框板中的一个对角位置开设的贯通的两个过液孔一（4）通入和流出电池反应的正极溶液；所述负液反应腔（5）通过液流框板中的另一个对角位置开设的贯通的两个过液孔二（6）通入和流出电池反应的负极溶液；其特征在于:

所述液流框板包括融合为一体的左液流框板（12）和右液流框板（13），所述左液流框板（12）通过结合面一侧中间位置的凸起结构（14）与所述右液流框板（13）结合面一侧的凹槽结构（15）相匹配卡入装配为一体；

所述左液流框板（12）和右液流框板（13）组成的液流框板内侧中间设计有沿其矩形内壁的卡槽（7），所述离子交换膜（1）为矩形，所述离子交换膜（1）沿其矩形形状的边缘注塑有矩形边条形状的卡条框架（8），所述卡条框架（8）与液流框板使用相同材料制作,所述卡条框架（8）密封安装在所述卡槽（7）内，所述卡条框架（8）内沿其矩形方向设置有用于高频加热的金属丝（10）, 所述卡条框架（8）内还设置有沿其矩形方向的密闭的气腔（16）;

所述卡条框架（8）通过对其内部金属丝（10）隔空高频加热使得卡条框架（8）与卡槽的接触位置熔化,所述气腔（16）受热膨胀使得熔化后的卡条框架（8）贴合面位置受到向外的膨胀压力与卡槽（7）的贴合面压紧结合为一体。

2.根据权利要求1所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：所述卡槽（7）截面形状为梯形，所述卡条框架（8）截面为梯形；所述凸起结构（14）及所述凹槽结构（15）横截面形状呈梯形。

3.根据权利要求1所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：所述气腔（16）位于所述金属丝（10）的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：所述气腔（16）内充入有高压的稳定性气体。

5.根据权利要求2所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：所述卡条框架（8）用于和卡槽（7）贴合的斜边上沿其矩形方向设置有两个以上的凸条（17）。

6.根据权利要求5所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：所述卡条框架（8）截面方向上中间设计有所述气腔（16），所述卡条框架（8）截面方向上气腔（16）四周在梯形截面靠近上下贴合斜面位置各设计有两条所述凸条（17），所述凸条（17）在卡条框架（8）截面为弧形凸起，所述金属丝（10）在卡条框架（8）截面内设计有4条，所述金属丝（10）位置在卡条框架（8）截面所述凸条（17）弧形凸起的圆心位置。

7.根据权利要求2所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：位于所述凹槽结构（15）位置的右液流框板（13）内设置有金属丝二（11），所述金属丝二（11）沿其横截面梯形的斜边设置两根及以上。

8.根据权利要求3所述的一种拼接式液流框板组件，其特征在于：所述左液流框板（12）上下表面设置有凸起的加热限位槽（18），所述右液流框板（13）上下表面设置有凸起的加热限位槽（18）。

9.一种拼接式液流框板组件的制备方法，其中所述的拼接式液流框板组件为如权利要求7所述的拼接式液流框板组件，其特征在于：

S1、在液流框板上下设置产生交变磁场的高频加热结构，在液流框板两端设置夹具，分别夹紧左液流框板（12）与右液流框板（13）；

S2、在离子交换膜（1）上安装卡条框架（8），并将卡条框架（8）安装在左液流框板（12）与右液流框板（13）中的卡槽（7）内；

S3、左右夹具将左液流框板（12）与右液流框板（13）对准卡紧；

S4、上下所述的高频加热结构分别压紧在液流框板上下表面上，并与加热限位槽（18）匹配；

S5、启动高频加热结构在液流框板之间产生高频的交变磁场，金属丝（10）及金属丝二（11）金属内部产生涡电流，电流的流动在金属丝（10）及金属丝二（11）内部产生电阻，电阻会转化为热能，使金属丝（10）及金属丝二（11）加热，当金属丝（10）发热后，会使其周围的聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成卡条框板受热膨胀并熔化；当金属丝二（11）发热后，会使周围聚氯乙烯或聚丙烯塑料制成的右液流框板（13）部分熔化；

S6、熔化后的卡条框板与其周围的液流框板相接融合，左液流框板（12）的凸起结构（14）与右液流框板（13）的凹槽结构（15）相接融合；

S7、在左液流框板（12）与右液流框板（13）相连接位置再次加热焊接。