CN117895021A - 一种双极板一体化液流框和液流电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双极板一体化液流框和液流电池，所述双极板一体化液流框包括板框部、双极板部和流道分隔部，所述板框部、所述双极板部和所述流道分隔部为一体化结构，所述板框部包围所述双极板部的四周，所述流道分隔部凸出设置于所述双极板部的表面，并在所述双极板部表面分隔出流道；所述板框部上开设有分别与所述流道流体导通的进液口和出液口；所述液流电池使用了所述双极板一体化液流框；本发明中的双极板一体化液流框改善了液流电池的密封性能，且本发明中的流道设计使得电解液流动均匀，电池性能较好。

Description

一种双极板一体化液流框和液流电池

技术领域

本发明涉及液流电池技术领域。具体地说是一种双极板一体化液流框和液流电池。

背景技术

锌铁液流电池是一种新型的电化学储能装置，它是一种利用正负极电解液各自分开循环，通过隔膜实现离子交换，最终产生电能的高性能蓄电池。

锌铁液流电池系统主要由电堆、液路循环模块以及储液模块组成。液路循环模块包括电解液、管路与磁力泵；储液模块包括两个储液罐：一个阴极电解液储液罐，一个阳极电解液储液罐；每个储液罐和电池之间接入一台磁力泵，为电解液在储液罐和单电池壳体构成的闭合回路中循环提供动力。电堆由多组单电池(即组件单元)叠合而成。

在现有技术中，组成的单电池的双极板、液流框通过激光焊接的方法组装在一起，但该方法存在焊接速度慢、双极板与液流框焊接不牢固和容易漏焊等问题。

专利CN 103840188 A中公开了一种带卡扣的液流框，可以将单电池中相邻的两个液流框连接起来，双极板夹在两个液流框中间。但是，该技术方案中卡扣和液流框一体成型，制造难度较大，成本较高。

双极板表面刻有流道，液流电池的电解液在流道中流动。根据流道中电解液的流动方式不同，流道主要分为蛇形流道、并行流道和交指流道三类。Xu等在论文《Numericalinvestigations of flow field designs for vanadium redox flow batteries》中研究了蛇形流道和并行流道对电池性能的影响，发现两种流道的引入均能减小压降，提高电解液中活性物质分布均匀性。但传统的并行流道存在电解液流经多孔电极时压降较大的问题，而压降较大通常会带来额外的泵耗，传统的蛇形流道的入口和拐角处动量较大，流程较长，只有一条单一流道，容易导致电解液分布不均、电解液容易产生局部浓差极化、压降升高和泵耗升高等问题。

此外，针对多个单电池叠合后形成的电堆组装松散、容易漏液的问题，传统方法是采用密封圈进行组装。但密封圈多为硅橡胶、氟橡胶等弹性材料制成，在受到外力时容易发生形变，导致密封效果受损；同时，密封圈长期在酸性环境下运行，也容易形成老化，导致漏液的风险增大。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种双极板、电极盖板预固定在一起的一体化液流框，以及使用这种液流框的锌铁液流电池，以提高电池的密封性能，延长电池的使用寿命，且双极板一体化液流框采用波浪形并行流道或错流复振式蛇形流道，有利于提升电池性能。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种双极板一体化液流框，包括板框部、双极板部和流道分隔部，所述板框部、所述双极板部和所述流道分隔部为一体化结构，所述板框部包围所述双极板部的四周，所述流道分隔部凸出设置于所述双极板部的表面，并在所述双极板部表面分隔出流道；所述板框部上开设有分别与所述流道流体导通的进液口和出液口，所述出液口临近所述双极板部的第一侧边，所述进液口邻近所述双极板部的第三侧边，所述双极板部的第一侧边和所述双极板部的第三侧边为两个相对的侧边。

上述的双极板一体化液流框，所述流道为波浪形并行流道，所述板框部上开设有与第三侧边平行且相邻的进液主流道，所述进液主流道通过两个或两个以上的供液分流孔与所述波浪形并行流道流体导通；所述板框部上开设有与第一侧边平行且相邻的出液主流道，所述出液主流道通过两个或两个以上的出液分流孔与所述波浪形并行流道流体导通；所述进液口与所述进液主流道的中部流体导通，所述出液口与所述出液主流道的中部流体导通。

上述的双极板一体化液流框，每个所述供液分流孔正对的一个所述流道分隔部为进液流道分隔部，每个所述出液分流孔正对的一个所述流道分隔部为出液流道分隔部，所述供液分流孔和所述出液分流孔相对错开分布，所述进液流道分隔部与所述出液流道分隔部相间分布，所述流道分隔部相互平行；所述进液流道分隔部邻近所述出液主流道的一端与所述出液主流道之间具有出液缺口，所述出液流道分隔部的一端与所述进液主流道之间具有进液缺口。

上述的双极板一体化液流框，所述流道为所述流道分隔部分隔形成的错流复振式蛇形流道结构，所述流道分隔部包括周向流道分隔部、纵向流道分隔部、横向主流道分隔部和横向次流道分隔部；所述周向流道分隔部包括沿所述双极板部第一侧边布置的第一周向流道分隔部、第二侧边布置的第二周向流道分隔部、第三侧边布置的第三周向流道分隔部和第四侧边布置的第四周向流道分隔部，所述第一周向流道分隔部、所述第二周向流道分隔部、所述第三周向流道分隔部和所述第四周向流道分隔部依次首尾相连接；

所述横向主流道分隔部包括邻近所述第三周向流道分隔部布置的第一横向主流道分隔部、以及邻近所述第一周向流道分隔部布置的第二横向主流道分隔部，所述第三周向流道分隔部与所述第一横向主流道分隔部之间形成横向进液主流道，所述第一周向流道分隔部与所述第二横向主流道分隔部之间形成横向出液主流道；

所述横向次流道分隔部包括第一横向次流道分隔部、第二横向次流道分隔部、第三横向次流道分隔部、第四横向次流道分隔部、第五横向次流道分隔部和第六横向次流道分隔部，所述第一横向主流道分隔部的中部与所述第二横向主流道分隔部的中部之间通过轴线纵向流道分隔部连接，所述第一横向次流道分隔部和所述第二横向次流道分隔部分别位于所述轴线纵向流道分隔部两侧，并且所述第一横向次流道分隔部与所述第一横向主流道分隔部之间以及所述第二横向次流道分隔部与所述第一横向主流道分隔部之间分别形成横向进液次流道；

所述第一横向次流道分隔部上连接有均匀间隔排布且朝向所述第一周向流道分隔部伸出的五个第一纵向流道分隔部，所述第二横向次流道分隔部上连接有均匀间隔排布且朝向所述第一周向流道分隔部伸出的五个第二纵向流道分隔部；所述第二横向主流道分隔部位于所述轴线纵向流道分隔部一侧连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部伸出的两个第三纵向流道分隔部，所述第二横向主流道分隔部位于所述轴线纵向流道分隔部另一侧连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部伸出的两个第四纵向流道分隔部；

自所述第二周向流道分隔部至所述轴线纵向流道分隔部方向上：所述第二周向流道分隔部与所述第一纵向流道分隔部之间、相邻的两个所述第一纵向流道分隔部之间以及所述第一纵向流道分隔部与所述轴线纵向流道分隔部之间形成的流道依次为第一纵向流道、第二纵向流道、第三纵向流道、第四纵向流道、第五纵向流道和第六纵向流道，一个所述第三纵向流道分隔部位于所述第四纵向流道内、另一个所述第三纵向流道分隔部位于所述第五纵向流道内；

自所述第四周向流道分隔部至所述轴线纵向流道分隔部方向上：所述第四周向流道分隔部与所述第二纵向流道分隔部之间、相邻的两个所述第二纵向流道分隔部之间以及所述第二纵向流道分隔部与所述轴线纵向流道分隔部之间形成的流道依次为第七纵向流道、第八纵向流道、第九纵向流道、第十纵向流道、第十一纵向流道和第十二纵向流道，一个所述第四纵向流道分隔部位于所述第十纵向流道内、另一个所述第四纵向流道分隔部位于所述第十一纵向流道内；

在自所述第一周向流道分隔部至所述第三周向流道分隔部的方向上，所述第三横向次流道分隔部和所述第四横向次流道分隔部依次分布，所述第三横向次流道分隔部与所述第一周向流道分隔部之间形成第一换向流道，所述第四横向次流道分隔部与所述第三横向次流道分隔部之间形成第二换向流道，所述第一换向流道与所述第二换向流道流体导通；所述第三横向次流道分隔部邻近所述第二周向流道分隔部的一端与邻近所述第二周向流道分隔部的所述第一纵向流道分隔部的一端连接；所述第四横向次流道分隔部上连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部伸出的两个第五纵向流道分隔部，一个所述第五纵向流道分隔部位于所述第二纵向流道内、另一个所述第五纵向流道分隔部位于所述第三纵向流道内，位于所述第三纵向流道内的所述第五纵向流道分隔部向着所述第一周向流道分隔部伸出并与所述第一周向流道分隔部直接连接；邻近所述第二周向流道分隔部的所述第一纵向流道分隔部向着所述第三周向流道分隔部伸出并与所述第一横向主流道分隔部平齐且二者之间形成辅助进液口；

在自所述第一周向流道分隔部至所述第三周向流道分隔部的方向上，所述第五横向次流道分隔部和所述第六横向次流道分隔部依次分布，所述第五横向次流道分隔部与所述第一周向流道分隔部之间形成第三换向流道，所述第六横向次流道分隔部与所述第五横向次流道分隔部之间形成第四换向流道，所述第三换向流道与所述第四换向流道流体导通；所述第五横向次流道分隔部邻近所述第四周向流道分隔部的一端与邻近所述第四周向流道分隔部的所述第二纵向流道分隔部的一端连接；所述第六横向次流道分隔部上连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部伸出的两个第六纵向流道分隔部，一个所述第六纵向流道分隔部位于所述第八纵向流道内、另一个所述第六纵向流道分隔部位于所述第九纵向流道内，位于所述第九纵向流道内的所述第六纵向流道分隔部向着所述第一周向流道分隔部伸出并与所述第一周向流道分隔部直接连接；邻近所述第四周向流道分隔部的所述第二纵向流道分隔部向着所述第三周向流道分隔部伸出并与所述第一横向主流道分隔部平齐且二者之间形成辅助进液口；

所述第三纵向流道分隔部与所述第一横向次流道分隔部之间、所述第五纵向流道分隔部与所述第一横向次流道分隔部之间、所述第四纵向流道分隔部与所述第二横向次流道分隔部之间、所述第六纵向流道分隔部与所述第二横向次流道分隔部之间均具有换向缺口；

位于所述第二纵向流道和所述第三纵向流道间的所述第一纵向流道分隔部与所述第四横向次流道分隔部之间具有换向缺口，所述第二横向主流道分隔部与其正对的所述第一纵向流道分隔部之间具有换向缺口，所述第二横向主流道分隔部与其正对的所述第二纵向流道分隔部之间具有换向缺口，位于所述第八纵向流道和所述第九纵向流道间的所述第二纵向流道分隔部与所述第六横向次流道分隔部之间具有换向缺口；

所述第三纵向流道与所述第四纵向流道间的所述第一纵向流道分隔部与所述第一周向流道分隔部之间、所述第九纵向流道与所述第十纵向流道间的所述第二纵向流道分隔部与所述第一周向流道分隔部之间分别形成辅助出液口；

沿所述第二周向流道分隔部至所述第四周向流道分隔部方向，各个所述纵向流道分隔部等间距排列；所述横向进液主流道、所述横向出液主流道、所述横向进液次流道、所述第一换向流道、所述第二换向流道、所述第三换向流道和所述第四换向流道的流道内径均与所述第一纵向流道内径相等。蛇形流道内部的压降主要源于较长的电解液流程，与一条蛇形流道相比，复振式蛇形流道的流程更短，泵耗更小，窄而密的错流式流道可以造成更强大的对流传质，导致电解液分布均匀，强化电解液从流道渗入电极的过程，从而增强活性物质的传递，保证了活性物质的快速及时更新，在一定程度上弥补了增加流道所带来的缺陷。

上述的双极板一体化液流框，所述双极板一体化液流框为将双极板放入注塑模具中一次注塑成型的一体化液流框，所述双极板一体化液流框的材质为ABS、PVC、PP或PE中的一种；采用一次注塑成型工艺制造的双极板一体化液流框制造液流电池能够减少装配程序，且与常规的双极板与液流框分体式设计相比，此种设计能避免双极板与液流框接缝处容易发生电解液渗漏的问题。

一种液流电池，包括电堆，所述电堆包括两端的端板、两个所述端板之间的密封框、两个集流板框、两个集流板和电池组件，所述电堆一侧的所述端板至相对侧的所述端板间依次为集流板框、集流板、电池组件、集流板和集流板框，所述电池组件包括多个阵列排布的组件单元，所述组件单元包括自一侧至相对侧依次排布的第一电极盖板、权利要求3或4任一所述的双极板一体化液流框、第二电极盖板、隔膜、第三电极盖板、双极板一体化液流框和第四电极盖板；所述第一电极盖板、第二电极盖板、第三电极盖板和第四电极盖板的中部开有空洞，所述第二电极盖板的所述空洞中填充有正极电极板、所述第三电极盖板的所述空洞中填充有负极电极板；所述隔膜与所述正极电极板和所述负极电极板尺寸均相同，所述隔膜的两面分别贴合在所述正极电极板和所述负极电极板的表面；所述第一电极盖板、第二电极盖板、第三电极盖板、第四电极盖板、所述双极板一体化液流框、所述正极电极板、所述负极电极板和所述隔膜皆为片状或平板状结构；所述正极电极板及所述负极电极板上皆加工有开槽，所述开槽内皆容纳有所述流道分隔部；所述密封框密封包裹在所述集流板框、集流板及所述电池组件外侧，并与所述端板密封连接。

上述的液流电池，所述正极电极板及所述负极电极板为多孔石墨毡电极，所述正极电极板及所述负极电极板上的开槽为刀模加工的开槽；电极板上的开槽用于容纳流道分隔部，石墨毡为多孔结构，使得电解液能够在石墨毡电极的内部流动。

上述的液流电池，所述密封框为板材围成的方框，所述板材为ABS板、PVC板、PP板或PE板中的一种，所述密封框、所述双极板一体化液流框、所述第一电极盖板、第二电极盖板、第三电极盖板、第四电极盖板、所述集流板框和所述端板的材质均相同；所述密封框上开有供所述集流板的连接部穿过的缝隙；密封框、所述双极板一体化液流框、电极盖板、集流板框和端板使用相同的材质是为了方便进行超声波焊接。

上述的液流电池，所述双极板一体化液流框与电极盖板之间通过超声波焊接技术一体化固定连接；所述密封框分别与所述双极板一体化液流框、所述第一电极盖板、第二电极盖板、第三电极盖板、第四电极盖板、所述集流板框和所述端板均通过超声波焊接技术一体化固定连接；使用超声波焊接技术焊接不产生焊缝，密封效果较好，有利于防止液流电池出现漏液问题。

上述的液流电池，所述液流电池为锌铁液流电池；所述集流板为铜集流板，所述隔膜为全氟磺酸离子膜，所述第一电极盖板、第二电极盖板、第三电极盖板、第四电极盖板的厚度范围均为0.8～1.2mm。全氟磺酸离子膜为有机隔膜，具有轻质、柔软、电解液通透性好等优点。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、本发明摒弃由两个液流框夹住双极板焊接的传统工艺，提供了一种较为便于生产的双极板一体化注塑式液流框，并采用大面积超声波焊接技术将电极盖板与液流框焊接为一体，该技术避免了焊缝的产生，提高了液流电池的密封性能，进而提高了电池的可靠性，减少了电流的损耗。

2、本发明中的液流电池的电堆为整体全焊接，形成了整体密封结构，漏液的可能性低，使用寿命长。

3、本发明中的错流复振式蛇形流道分为四个两两对称的区域，对称结构也会使得四个区域的电解液流动均匀，有助于避免局部区域电解液浓度不均影响电池效率的问题。

4、本发明中的波浪形并行流道流程较短，流道尺寸均匀，流动阻力较小，有利于电解液的均匀流动。

附图说明

图1本发明锌铁液流电池的拆分结构图；

图2本发明锌铁液流电池的端板结构示意图；

图3本发明锌铁液流电池的集流板框结构示意图；

图4本发明锌铁液流电池的集流板结构示意图；

图5本发明锌铁液流电池的电极盖板结构示意图；

图6本发明锌铁液流电池的双极板一体化液流框结构示意图；

图7本发明锌铁液流电池的电极板结构示意图；

图8本发明锌铁液流电池的密封框结构示意图；

图9本发明双极板一体化液流框与电极盖板焊接组合示意图；

图10本发明锌铁液流电池的电堆示意图；

图11本发明错流复振式蛇形流道示意图a；

图12本发明错流复振式蛇形流道示意图b。

图中附图标记表示为：1-端板；2-集流板框；3-集流板；4-第一电极盖板；5-双极板一体化液流框；51-进液口；52-出液口；53-流道分隔部；54-进液主流道；55-供液分流孔；56-出液主流道；57-出液分流孔；58-出液缺口；59-进液缺口；5301-第一周向流道分隔部；5302-第二周向流道分隔部；5303-第三周向流道分隔部；5304-第四周向流道分隔部；5305-第一横向主流道分隔部；5306-第二横向主流道分隔部；5307-第一横向次流道分隔部；5308-第二横向次流道分隔部；5309-第三横向次流道分隔部；5310-第四横向次流道分隔部；5311-第五横向次流道分隔部；5312-第六横向次流道分隔部；5313-轴线纵向流道分隔部；5314-第一纵向流道分隔部；5315-第二纵向流道分隔部；5316-第三纵向流道分隔部；5317-第四纵向流道分隔部；5318-第五纵向流道分隔部；5319-第六纵向流道分隔部；6-正极电极板；7-隔膜；8-密封框；9-负极电极板；10-第二电极盖板；11-第三电极盖板；12-第四电极盖板；13-横向进液主流道；14-横向出液主流道；15-横向进液次流道；16-第一纵向流道；17-第二纵向流道；18-第三纵向流道；19-第四纵向流道；20-第五纵向流道；21-第六纵向流道；22-第七纵向流道；23-第八纵向流道；24-第九纵向流道；25-第十纵向流道；26-第十一纵向流道；27-第十二纵向流道；28-第一换向流道；29-第二换向流道；30-第三换向流道；31-第四换向流道；32-辅助进液口；33-辅助出液口；34-换向缺口。

具体实施方式

锌铁液流电池运行的动力是单电池内部电解液中离子发生氧化还原反应的电势差；放电状态下，锌铁液流单电池负极侧由Zn单质转化为Zn²⁺，正极侧由Fe(CN)₆ ^3-转化为Fe(CN)₆ ^4-；充电过程中，正极处Fe(CN)₆ ^4-转化为Fe(CN)₆ ^3-放出电子，负极处的Zn²⁺得到电子被还原为Zn。

电堆是液流电池系统中重要的组成部分，其性能的优劣将直接影响到整个电池系统的可靠性和运行效率；电堆由两块端板1、两块集流板框2、正极和负极集流板3和数个电池组件组成。电堆一侧的所述端板1至相对侧的所述端板1间依次为集流板框2、集流板3、电池组件、集流板3和集流板框2。

实施例1

本实施例中，组成电池组件的每个组件单元包括依次排布的第一电极盖板4、权利要求3或4任一所述的双极板一体化液流框5、第二电极盖板10、隔膜7、第三电极盖板11、双极板一体化液流框5、第四电极盖板12；所述第一电极盖板4、第二电极盖板10、第三电极盖板11和第四电极盖板12的中部开有空洞，所述第二电极盖板10的所述空洞中填充有正极电极板6、所述第三电极盖板11的所述空洞中填充有负极电极板9，多个组件单元阵列排布，形成电池组件；第一至第四电极盖板、双极板一体化液流框5、正极电极板6、负极电极板9和隔膜7皆为片状或平板状结构，隔膜7将正极电极板6和负极电极板9隔开；双极板一体化液流框5的两面皆通过超声波焊接与电极盖板相对固定连接。

本实施例中的双极板一体化液流框5为将双极板放入注塑模具中一次注塑成型的一体化液流框，双极板液流框的板面上加工有一个进液口和一个出液口，电解液从进液口流入并流经流道，最后从出液口流出；此外，如图9所示，双极板一体化液流框5的两侧皆通过超声波焊接技术焊接有电极盖板，进液口51处为绝缘区，进一步减少了电流的损耗；进液口51被封在电极盖板下方。

本实施例中摒弃了将两个液流框焊接在一起并夹住双极板的传统工艺，并且将电极盖板与双极板一体化液流框5的板框部采用大面积超声波焊接工艺焊接在一起；超声波焊接技术焊接速度块，覆盖范围广，生产效率高；锌铁液流电池电解液大部分为强酸或强碱溶液，一旦漏液，善后处理较为麻烦；超声波焊接技术为一体化焊接技术，不会产生焊缝，因而经该技术加工得到的焊接组合体密封绝缘性能较好，漏液风险较低。

电极盖板的厚度范围为0.8～1.2mm，优选为1mm；所述正极电极板6与所述负极电极板9嵌在电极盖板4中部的空洞中，隔膜7贴合在正极电极板6和负极电极板9的表面。在组装时，电极盖板可对正极电极板6、负极电极板9起到一定的保护作用，使正极电极板6、负极电极板9受到的挤压减小；隔膜7为全氟磺酸离子膜，为有机隔膜，受压迫力后易形变或老化，隔膜7的尺寸与电极板相同并贴合在电极板表面，有利于防止隔膜7受到挤压而发生变形。

本实施例中，在双极板一体化液流框5的双极板部上设有突出的流道分隔部53，所述流道分隔部53在双极板部表面分隔出流道；在组装组件单元时，所述流道分隔部53嵌入正极电极板6或负极电极板9上的开槽内，二者形成紧密配合，所述正极电极板6及负极电极板9嵌在所述电极盖板4中间的孔洞内。

本实施例中双极板一体化液流框5上的流道是一种短流程的波浪形并行流道，如图6所示。板框部上的进液口51与波浪形并行流道的进液主流道54流体导通，所述进液主流道54平行于第三侧边。电解液流入进液主流道54后，经过供液分流孔55，而后进入各个分支流道，各分支流道之间通过流道分隔部53隔开。从供液分流孔55流入流道的液体将会被进液流道分隔部分流，一部分电解液经各个进液缺口59进入分支流道，另一部分直接进入分支流道。电解液流出时，一部分分支流道中的电解液先经过出液缺口58，而后经过出液分流孔57，再进入出液主流道56，最终从出液口52流出；另一部分分支流道中的电解液直接经出液分流孔57、出液主流道56和出液口52流出。

并行流道电解液的流程较短，容易存在电解液分布不均匀的问题。为解决这一问题，本实施例中并行的流道分隔部相互错开，并设置了进液缺口和出液缺口。进液主流道54的入口和出液主流道56的出口设置在双极板部的中心线上；电解液进入进液主流道，随后流向左右两侧，并在经过各个供液分流孔55后，被流道分隔部53再次分流；在出液时，由于供液分流孔和出液分流孔交错布置，所以各个分支流道中的电解液汇入对应的供液分流孔两侧的出液分流孔57，这有利于平衡各个分支流道之间的压强，因此，电解液在双极板部分布较为均匀，电池效率的较高。

流道分隔部53采用波浪形设计，各个流道分隔部53的波峰与波谷正对，保证了流道尺寸的一致性，且波浪形的流道有利于电解液的充分混合，避免电解液浓度不均影响电池内部浓差极化，有利于电池的性能保持稳定。

正极电极板6、负极电极板9上波浪状的开槽为用刀模的方式在石墨毡电极上刻出的；当电极板安装在双极板一体化液流框5上时，双极板一体化液流框5的流道分隔部53嵌在电极板上的开槽中，电极板将双极板一体化液流框5上的流道填塞；由于石墨毡本身是多孔结构，电解液在石墨毡电极内部沿流道渗透流动。

双极板一体化液流框5上的流道是一次性注塑成型的，采用此工艺可以保护双极板在压滤机压缩过程中不发生断裂，起到支撑作用，同时可以在多片电池压合后保持各单片电池流道的一致性，使得电解液在各流道中分布更加均匀；此外，使用石墨毡作为电极材料可以大大降低电极和沉积金属锌界面间的内阻，且石墨毡较高的比表面积有利于进一步降低极化现象，使沉积在三维多孔石墨毡电极上的锌形貌较均匀。

如图1所示，在一个搭建完成的电堆中，各部件按照图中的顺序依次层叠；在电堆搭建完成后，使用密封框8将堆叠在一起的组件单元和集流板框2、集流板3密封在两块端板1的中间，如图10所示；所述密封框8通过大面积超声波焊接技术焊接在堆叠在一起的组件单元的四个侧面，代替了密封圈；如图8所示，所述密封框8上预留了供集流板3的连接部穿过的缝隙，所述集流板3的连接部用于和电化学工作站及充放电测试仪连接，用于后续电极材料的相关表征测试。

在锌铁液流电池台架搭建完成后，正极和负极的两块端板1上开设的进、出液口(图中未示出)分别位于端板1的近地端和远地端，正极端板上开设的进、出液口与正极电极板6的流道流体导通，负极端板上开设的进、出液口与负极电极板9的流道流体导通；当液流电池工作时，正极或负极电解液从一块端板1近地端的进液口流入电堆，从同一块端板1远地端的出液口流出电堆；电池放电阶段，两个磁力泵分别将正、负极电解液从储液罐中泵出，使电解液顺着管道从双极板一体化液流框5上的进液口51进入到双极板一体化液流框5的流道，并与电极充分接触，随后充满流道腔体，并从双极板一体化液流框5上的出液口52流出；正极电极板6中和负极电极板9中的电解液相互独立循环。

制成端板1、集流板框2、双极板一体化液流框5、电极盖板4的材料为ABS、PVC、PP或PE中的一种；正极电极板6和负极电极板9采用高活性石墨毡复合材料制作；集流板3用铜片制作；隔膜7为全氟磺酸离子膜，两面分别贴合在正极电极板6和负极电极板9上；所述密封框8由厚度为1mm的板材制成，板材的材质同所述电极盖板4；端板1、集流板框2、电极盖板4、双极板一体化注塑液流框5、密封框8的材质相同。

在本实施中的锌铁液流电池组装完成后，对电池的电极材料的电化学性能、隔膜机械强度和离子透过性、流道性能、电解液动力学和热力学性能进行了测试，重点进行了电极材料的电化学性能表征测试；测试结果表明，本实施例中的锌铁液流电池电极材料的电化学性能优良。

实施例2

本实施例中的双极板一体化液流框5上的流道是一种短流程且等流程的错流复振式蛇形流道结构，如图11和图12所示：所述流道分隔部53分隔形成的错流复振式蛇形流道结构，所述流道分隔部53包括周向流道分隔部、纵向流道分隔部、横向主流道分隔部和横向次流道分隔部；所述周向流道分隔部包括沿所述双极板部第一侧边布置的第一周向流道分隔部5301、第二侧边布置的第二周向流道分隔部5302、第三侧边布置的第三周向流道分隔部5303和第四侧边布置的第四周向流道分隔部5304，所述第一周向流道分隔部5301、所述第二周向流道分隔部5302、所述第三周向流道分隔部5303和所述第四周向流道分隔部5304依次首尾相连接；

所述横向主流道分隔部包括邻近所述第三周向流道分隔部5303布置的第一横向主流道分隔部5305、以及邻近所述第一周向流道分隔部5301布置的第二横向主流道分隔部5306，所述第三周向流道分隔部5303与所述第一横向主流道分隔部5305之间形成横向进液主流道13，所述第一周向流道分隔部5301与所述第二横向主流道分隔部5306之间形成横向出液主流道14；

所述横向次流道分隔部包括第一横向次流道分隔部5307、第二横向次流道分隔部5308、第三横向次流道分隔部5309、第四横向次流道分隔部5310、第五横向次流道分隔部5311和第六横向次流道分隔部5312，所述第一横向主流道分隔部5305的中部与所述第二横向主流道分隔部5306的中部之间通过轴线纵向流道分隔部5313连接，所述第一横向次流道分隔部5307和所述第二横向次流道分隔部5308分别位于所述轴线纵向流道分隔部5313两侧，并且所述第一横向次流道分隔部5307与所述第一横向主流道分隔部5305之间以及所述第二横向次流道分隔部5308与所述第一横向主流道分隔部5305之间分别形成横向进液次流道15；

所述第一横向次流道分隔部5307上连接有均匀间隔排布且朝向所述第一周向流道分隔部5301伸出的五个第一纵向流道分隔部5314，所述第二横向次流道分隔部5308上连接有均匀间隔排布且朝向所述第一周向流道分隔部5301伸出的五个第二纵向流道分隔部5315；所述第二横向主流道分隔部5306位于所述轴线纵向流道分隔部5313一侧连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部5303伸出的两个第三纵向流道分隔部5316，所述第二横向主流道分隔部5306位于所述轴线纵向流道分隔部5313另一侧连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部5303伸出的两个第四纵向流道分隔部5317；

自所述第二周向流道分隔部5302至所述轴线纵向流道分隔部5313方向上：所述第二周向流道分隔部5302与所述第一纵向流道分隔部5314之间、相邻的两个所述第一纵向流道分隔部之间5314以及所述第一纵向流道分隔部5314与所述轴线纵向流道分隔部5313之间形成的流道依次为第一纵向流道16、第二纵向流道17、第三纵向流道18、第四纵向流道19、第五纵向流道20和第六纵向流道21，一个所述第三纵向流道分隔部5316位于所述第四纵向流道19内、另一个所述第三纵向流道分隔部5316位于所述第五纵向流道20内；

自所述第四周向流道分隔部5304至所述轴线纵向流道分隔部5313方向上：所述第四周向流道分隔部5304与所述第二纵向流道分隔部5315之间、相邻的两个所述第二纵向流道分隔部5315之间以及所述第二纵向流道分隔部5315与所述轴线纵向流道分隔部5313之间形成的流道依次为第七纵向流道22、第八纵向流道23、第九纵向流道24、第十纵向流道25、第十一纵向流道26和第十二纵向流道27，一个所述第四纵向流道分隔部5317位于所述第十纵向流道25内、另一个所述第四纵向流道分隔部5317位于所述第十一纵向流道26内；

在自所述第一周向流道分隔部5301至所述第三周向流道分隔部5303的方向上，所述第三横向次流道分隔部5309和所述第四横向次流道分隔部5310依次分布，所述第三横向次流道分隔部5309与所述第一周向流道分隔部5301之间形成第一换向流道28，所述第四横向次流道分隔部5310与所述第三横向次流道分隔部5309之间形成第二换向流道29，所述第一换向流道28与所述第二换向流道29流体导通；所述第三横向次流道分隔部5309邻近所述第二周向流道分隔部5302的一端与邻近所述第二周向流道分隔部5302的所述第一纵向流道分隔部5314的一端连接；所述第四横向次流道分隔部5310上连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部5303伸出的两个第五纵向流道分隔部5318，一个所述第五纵向流道分隔部5318位于所述第二纵向流道17内、另一个所述第五纵向流道分隔部5318位于所述第三纵向流道18内，位于所述第三纵向流道18内的所述第五纵向流道分隔部5318向着所述第一周向流道分隔部5301伸出并与所述第一周向流道分隔部5301直接连接；邻近所述第二周向流道分隔部5302的所述第一纵向流道分隔部5314向着所述第三周向流道分隔部5303伸出并与所述第一横向主流道分隔部5305平齐且二者之间形成辅助进液口32；

在自所述第一周向流道分隔部5301至所述第三周向流道分隔部5303的方向上，所述第五横向次流道分隔部5311和所述第六横向次流道分隔部5312依次分布，所述第五横向次流道分隔部5311与所述第一周向流道分隔部5301之间形成第三换向流道30，所述第六横向次流道分隔部5312与所述第五横向次流道分隔部5311之间形成第四换向流道31，所述第三换向流道30与所述第四换向流道31流体导通；所述第五横向次流道分隔部5311邻近所述第四周向流道分隔部5304的一端与邻近所述第四周向流道分隔部5304的所述第二纵向流道分隔部5315的一端连接；所述第六横向次流道分隔部5312上连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部5303伸出的两个第六纵向流道分隔部5319，一个所述第六纵向流道分隔部5319位于所述第八纵向流道23内、另一个所述第六纵向流道分隔部5319位于所述第九纵向流道24内，位于所述第九纵向流道24内的所述第六纵向流道分隔部5319向着所述第一周向流道分隔部5301伸出并与所述第一周向流道分隔部5301直接连接；邻近所述第四周向流道分隔部5304的所述第二纵向流道分隔部5315向着所述第三周向流道分隔部5303伸出并与所述第一横向主流道分隔部5305平齐且二者之间形成辅助进液口32；

所述第三纵向流道分隔部5316与所述第一横向次流道分隔部5307之间、所述第五纵向流道分隔部5318与所述第一横向次流道分隔部5307之间、所述第四纵向流道分隔部5317与所述第二横向次流道分隔部5308之间、所述第六纵向流道分隔部5319与所述第二横向次流道分隔部5308之间均具有换向缺口34；

位于所述第二纵向流道17和所述第三纵向流道18间的所述第一纵向流道分隔部5314与所述第四横向次流道分隔部5310之间具有换向缺口34，所述第二横向主流道分隔部5306与其正对的所述第一纵向流道分隔部5314之间具有换向缺口34，所述第二横向主流道分隔部5306与其正对的所述第二纵向流道分隔部5315之间具有换向缺口34，位于所述第八纵向流道23和所述第九纵向流道24间的所述第二纵向流道分隔部5315与所述第六横向次流道分隔部5312之间具有换向缺口34；

所述第三纵向流道18与所述第四纵向流道19间的所述第一纵向流道分隔部5314与所述第一周向流道分隔部5301之间、所述第九纵向流道24与所述第十纵向流道25间的所述第二纵向流道分隔部5315与所述第一周向流道分隔部5301之间分别形成辅助出液口33；

沿所述第二周向流道分隔部5302至所述第四周向流道分隔部5304方向，各个所述纵向流道分隔部等间距排列；所述横向进液主流道13、所述横向出液主流道14、所述横向进液次流道15、所述第一换向流道28、所述第二换向流道29、所述第三换向流道30和所述第四换向流道31的流道内径均与所述第一纵向流道16内径相等。

错流复振式蛇形流道结构包括与邻近双极板部第三侧边且与第三侧边平行的横向进液主流道13、横向进液次流道15、邻近双极板部第一侧边且与第一侧边平行的横向出液主流道14、第一至第四换向流道、以及第一至第十二纵向流道。其中，第二至第六纵向流道和第八至第十二纵向流道皆被纵向流道分隔部一分为二，使得双极板部表面沿第二周向流道分隔部5302方向至第四周向流道分隔部5304方向排布的流道的内径均相等，且横向进液主流道13、横向出液主流道14、横向进液次流道15和第一至第四换向流道的流道内径与第一纵向流道16的流道内径也相等。

本实施例中的双极板一体化液流框在安装至液流电池中时，双极板的第三侧边位于远地侧，双极板的第一侧边位于近地侧，使得进液口51位于出液口52的上方，电解液以上进下出的方式流过双极板表面的错流复振式蛇形流道，这样做可借助重力驱动电解液在流道中流动。

横向进液主流道13的入口和横向出液主流道14的出口设置在流道整体的中心线上，流道整体的中心线即轴线纵向流道分隔部5313所处的位置，两个辅助进液口32以轴线纵向流道分隔部5313为轴线镜像分布。邻近所述第二周向流道分隔部5302的所述第一纵向流道分隔部5314向着所述第三周向流道分隔部5303的伸出部分起到了分流作用，邻近所述第四周向流道分隔部5304的所述第二纵向流道分隔部5315向着所述第三周向流道分隔部5303的伸出部分同样起到分流作用。

电解液经进入横向进液主流道13后流向左右两侧，横向进液主流道13左右两侧各有一个辅助进液口32。电解液在辅助进液口32处被分流后，分别进入第一纵向流道16、第七纵向流道22和两条横向进液次流道15。进入第一纵向流道16的电解液先后经过第一换向流道28和第二换向流道29进入第二纵向流道17，而后从第二纵向流道17流向第三纵向流道18，最后流向辅助出液口33；进入第七纵向流道22的电解液先后经过第三换向流道30和第四换向流道31进入第八纵向流道23，而后从第八纵向流道23流向第九纵向流道24，最后流向辅助出液口33；进入靠近双极板部第二侧边的横向进液次流道15的电解液先后经第六纵向流道21、第五纵向流道20和第四纵向流道19流向辅助出液口33，进入靠近双极板部第四侧边的横向进液次流道15的电解液先后经第十二纵向流道27、第十一纵向流道26和第十纵向流道25流向辅助出液口33。所有流经辅助出液口33的电解液在横向出液主流道14中汇聚，并经横向出液主流道14的出口流出双极板部。

位于所述第三纵向流道18内所述第五纵向流道分隔部5318的向着所述第一周向流道分隔部5301伸出并与所述第一周向流道分隔部5301直接连接、位于所述第九纵向流道24内所述第六纵向流道分隔部5319的向着所述第一周向流道分隔部5301伸出并与所述第一周向流道分隔部5301直接连接，这样的结构实现了电解液在第一换向流道28与第二换向流道29之间和第三换向流道30与第四换向流道31之间的换向，同时防止了辅助出液口33处的电解液回流至换向流道，保证了电解液流动是单向的，有利于电池性能的稳定。

本实施例中，各横向次流道和纵向流道一共组成了四条蛇形流道，四条蛇形流道分布在相互独立的四个区域，且四条蛇形流道的长度基本相等，这有利于各个区域之间电解液压降的平衡，使得电解液在整个电极板上均匀分布，避免了蛇形流道中存在的潜在死区，且对称结构使得四个区域的电解液流动均匀，避免了出现局部区域电解液浓度不均的问题。

与只使用一条蛇形流道铺满整个双极板板面相比，流程较短的复振式蛇形流道中的电解液的分布更均匀，从而保证了活性物质的快速及时更新。

并行式流道以及复振式蛇形流道均能减小压降，提高活性物质分布均匀性。大量研究表明，相同比流量下，蛇形流道中电解液的流速远高于其它类型流道；实际测试表明，与实施例1相比，实施例2中的错流复振式蛇形流道可以更好地减小浓差极化，电池性能也相对更好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种双极板一体化液流框，其特征在于，包括板框部、双极板部和流道分隔部(53)，所述板框部、所述双极板部和所述流道分隔部(53)为一体化结构，所述板框部包围所述双极板部的四周，所述流道分隔部(53)凸出设置于所述双极板部的表面，并在所述双极板部表面分隔出流道；所述板框部上开设有分别与所述流道流体导通的进液口(51)和出液口(52)，所述出液口(52)临近所述双极板部的第一侧边，所述进液口(51)邻近所述双极板部的第三侧边，所述双极板部的第一侧边和所述双极板部的第三侧边为两个相对的侧边。

2.根据权利要求1所述的双极板一体化液流框，其特征在于，所述流道为波浪形并行流道，所述板框部上开设有与所述第三侧边平行且相邻的进液主流道(54)，所述进液主流道(54)通过两个或两个以上的供液分流孔(55)与所述波浪形并行流道流体导通；所述板框部上开设有与所述第一侧边平行且相邻的出液主流道(56)，所述出液主流道(56)通过两个或两个以上的出液分流孔(57)与所述波浪形并行流道流体导通；所述进液口(51)与所述进液主流道(54)的中部流体导通，所述出液口(52)与所述出液主流道(56)的中部流体导通。

3.根据权利要求2所述的双极板一体化液流框，其特征在于，每个所述供液分流孔(55)正对的一个所述流道分隔部(53)为进液流道分隔部，每个所述出液分流孔(57)正对的一个所述流道分隔部(53)为出液流道分隔部，所述供液分流孔(55)和所述出液分流孔(57)相对错开分布，所述进液流道分隔部与所述出液流道分隔部相间分布，所述流道分隔部(53)相互平行；所述进液流道分隔部邻近所述出液主流道(56)的一端与所述出液主流道(56)之间具有出液缺口(58)，所述出液流道分隔部的一端与所述进液主流道(54)之间具有进液缺口(59)。

4.根据权利要求1所述的双极板一体化液流框，其特征在于，所述流道为所述流道分隔部(53)分隔形成的错流复振式蛇形流道结构，所述流道分隔部(53)包括周向流道分隔部、纵向流道分隔部、横向主流道分隔部和横向次流道分隔部；所述周向流道分隔部包括沿所述双极板部第一侧边布置的第一周向流道分隔部(5301)、第二侧边布置的第二周向流道分隔部(5302)、第三侧边布置的第三周向流道分隔部(5303)和第四侧边布置的第四周向流道分隔部(5304)，所述第一周向流道分隔部(5301)、所述第二周向流道分隔部(5302)、所述第三周向流道分隔部(5303)和所述第四周向流道分隔部(5304)依次首尾相连接；

所述横向主流道分隔部包括邻近所述第三周向流道分隔部(5303)布置的第一横向主流道分隔部(5305)、以及邻近所述第一周向流道分隔部(5301)布置的第二横向主流道分隔部(5306)，所述第三周向流道分隔部(5303)与所述第一横向主流道分隔部(5305)之间形成横向进液主流道(13)，所述第一周向流道分隔部(5301)与所述第二横向主流道分隔部(5306)之间形成横向出液主流道(14)；

所述横向次流道分隔部包括第一横向次流道分隔部(5307)、第二横向次流道分隔部(5308)、第三横向次流道分隔部(5309)、第四横向次流道分隔部(5310)、第五横向次流道分隔部(5311)和第六横向次流道分隔部(5312)，所述第一横向主流道分隔部(5305)的中部与所述第二横向主流道分隔部(5306)的中部之间通过轴线纵向流道分隔部(5313)连接，所述第一横向次流道分隔部(5307)和所述第二横向次流道分隔部(5308)分别位于所述轴线纵向流道分隔部(5313)两侧，并且所述第一横向次流道分隔部(5307)与所述第一横向主流道分隔部(5305)之间以及所述第二横向次流道分隔部(5308)与所述第一横向主流道分隔部(5305)之间分别形成横向进液次流道(15)；

所述第一横向次流道分隔部(5307)上连接有均匀间隔排布且朝向所述第一周向流道分隔部(5301)伸出的五个第一纵向流道分隔部(5314)，所述第二横向次流道分隔部(5308)上连接有均匀间隔排布且朝向所述第一周向流道分隔部(5301)伸出的五个第二纵向流道分隔部(5315)；所述第二横向主流道分隔部(5306)位于所述轴线纵向流道分隔部(5313)一侧连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部(5303)伸出的两个第三纵向流道分隔部(5316)，所述第二横向主流道分隔部(5306)位于所述轴线纵向流道分隔部(5313)另一侧连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部(5303)伸出的两个第四纵向流道分隔部(5317)；

自所述第二周向流道分隔部(5302)至所述轴线纵向流道分隔部(5313)方向上：所述第二周向流道分隔部(5302)与所述第一纵向流道分隔部(5314)之间、相邻的两个所述第一纵向流道分隔部之间(5314)以及所述第一纵向流道分隔部(5314)与所述轴线纵向流道分隔部(5313)之间形成的流道依次为第一纵向流道(16)、第二纵向流道(17)、第三纵向流道(18)、第四纵向流道(19)、第五纵向流道(20)和第六纵向流道(21)，一个所述第三纵向流道分隔部(5316)位于所述第四纵向流道(19)内、另一个所述第三纵向流道分隔部(5316)位于所述第五纵向流道(20)内；

自所述第四周向流道分隔部(5304)至所述轴线纵向流道分隔部(5313)方向上：所述第四周向流道分隔部(5304)与所述第二纵向流道分隔部(5315)之间、相邻的两个所述第二纵向流道分隔部(5315)之间以及所述第二纵向流道分隔部(5315)与所述轴线纵向流道分隔部(5313)之间形成的流道依次为第七纵向流道(22)、第八纵向流道(23)、第九纵向流道(24)、第十纵向流道(25)、第十一纵向流道(26)和第十二纵向流道(27)，一个所述第四纵向流道分隔部(5317)位于所述第十纵向流道(25)内、另一个所述第四纵向流道分隔部(5317)位于所述第十一纵向流道(26)内；

在自所述第一周向流道分隔部(5301)至所述第三周向流道分隔部(5303)的方向上，所述第三横向次流道分隔部(5309)和所述第四横向次流道分隔部(5310)依次分布，所述第三横向次流道分隔部(5309)与所述第一周向流道分隔部(5301)之间形成第一换向流道(28)，所述第四横向次流道分隔部(5310)与所述第三横向次流道分隔部(5309)之间形成第二换向流道(29)，所述第一换向流道(28)与所述第二换向流道(29)流体导通；所述第三横向次流道分隔部(5309)邻近所述第二周向流道分隔部(5302)的一端与邻近所述第二周向流道分隔部(5302)的所述第一纵向流道分隔部(5314)的一端连接；所述第四横向次流道分隔部(5310)上连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部(5303)伸出的两个第五纵向流道分隔部(5318)，一个所述第五纵向流道分隔部(5318)位于所述第二纵向流道(17)内、另一个所述第五纵向流道分隔部(5318)位于所述第三纵向流道(18)内，位于所述第三纵向流道(18)内的所述第五纵向流道分隔部(5318)向着所述第一周向流道分隔部(5301)伸出并与所述第一周向流道分隔部(5301)直接连接；邻近所述第二周向流道分隔部(5302)的所述第一纵向流道分隔部(5314)向着所述第三周向流道分隔部(5303)伸出并与所述第一横向主流道分隔部(5305)平齐且二者之间形成辅助进液口(32)；

在自所述第一周向流道分隔部(5301)至所述第三周向流道分隔部(5303)的方向上，所述第五横向次流道分隔部(5311)和所述第六横向次流道分隔部(5312)依次分布，所述第五横向次流道分隔部(5311)与所述第一周向流道分隔部(5301)之间形成第三换向流道(30)，所述第六横向次流道分隔部(5312)与所述第五横向次流道分隔部(5311)之间形成第四换向流道(31)，所述第三换向流道(30)与所述第四换向流道(31)流体导通；所述第五横向次流道分隔部(5311)邻近所述第四周向流道分隔部(5304)的一端与邻近所述第四周向流道分隔部(5304)的所述第二纵向流道分隔部(5315)的一端连接；所述第六横向次流道分隔部(5312)上连接有均匀间隔排布且朝向所述第三周向流道分隔部(5303)伸出的两个第六纵向流道分隔部(5319)，一个所述第六纵向流道分隔部(5319)位于所述第八纵向流道(23)内、另一个所述第六纵向流道分隔部(5319)位于所述第九纵向流道(24)内，位于所述第九纵向流道(24)内的所述第六纵向流道分隔部(5319)向着所述第一周向流道分隔部(5301)伸出并与所述第一周向流道分隔部(5301)直接连接；邻近所述第四周向流道分隔部(5304)的所述第二纵向流道分隔部(5315)向着所述第三周向流道分隔部(5303)伸出并与所述第一横向主流道分隔部(5305)平齐且二者之间形成辅助进液口(32)；

所述第三纵向流道分隔部(5316)与所述第一横向次流道分隔部(5307)之间、所述第五纵向流道分隔部(5318)与所述第一横向次流道分隔部(5307)之间、所述第四纵向流道分隔部(5317)与所述第二横向次流道分隔部(5308)之间、所述第六纵向流道分隔部(5319)与所述第二横向次流道分隔部(5308)之间均具有换向缺口(34)；

位于所述第二纵向流道(17)和所述第三纵向流道(18)间的所述第一纵向流道分隔部(5314)与所述第四横向次流道分隔部(5310)之间具有换向缺口(34)，所述第二横向主流道分隔部(5306)与其正对的所述第一纵向流道分隔部(5314)之间具有换向缺口(34)，所述第二横向主流道分隔部(5306)与其正对的所述第二纵向流道分隔部(5315)之间具有换向缺口(34)，位于所述第八纵向流道(23)和所述第九纵向流道(24)间的所述第二纵向流道分隔部(5315)与所述第六横向次流道分隔部(5312)之间具有换向缺口(34)；

所述第三纵向流道(18)与所述第四纵向流道(19)间的所述第一纵向流道分隔部(5314)与所述第一周向流道分隔部(5301)之间、所述第九纵向流道(24)与所述第十纵向流道(25)间的所述第二纵向流道分隔部(5315)与所述第一周向流道分隔部(5301)之间分别形成辅助出液口(33)；

沿所述第二周向流道分隔部(5302)至所述第四周向流道分隔部(5304)方向，各个所述纵向流道分隔部等间距排列；所述横向进液主流道(13)、所述横向出液主流道(14)、所述横向进液次流道(15)、所述第一换向流道(28)、所述第二换向流道(29)、所述第三换向流道(30)和所述第四换向流道(31)的流道内径均与所述第一纵向流道(16)内径相等。

5.根据权利要求1-4任一所述的双极板一体化液流框，其特征在于，所述双极板一体化液流框(5)为将双极板放入注塑模具中一次注塑成型的一体化液流框，所述双极板一体化液流框(5)的材质为ABS、PVC、PP或PE中的一种。

6.一种液流电池，包括电堆，所述电堆包括两端的端板(1)、两个所述端板(1)之间的密封框(8)、两个集流板框(2)、两个集流板(3)和电池组件，所述电堆一侧的所述端板(1)至相对侧的所述端板(1)间依次为集流板框(2)、集流板(3)、电池组件、集流板(3)和集流板框(2)，其特征在于，所述电池组件包括多个阵列排布的组件单元，所述组件单元包括自一侧至相对侧依次排布的第一电极盖板(4)、权利要求3或4任一所述的双极板一体化液流框(5)、第二电极盖板(10)、隔膜(7)、第三电极盖板(11)、双极板一体化液流框(5)和第四电极盖板(12)；所述第一电极盖板(4)、第二电极盖板(10)、第三电极盖板(11)和第四电极盖板(12)的中部开有空洞，所述第二电极盖板(10)的所述空洞中填充有正极电极板(6)、所述第三电极盖板(11)的所述空洞中填充有负极电极板(9)；所述隔膜(7)与所述正极电极板(6)和所述负极电极板(9)尺寸均相同，所述隔膜的两面分别贴合在所述正极电极板(6)和所述负极电极板(9)的表面；所述第一电极盖板(4)、第二电极盖板(10)、第三电极盖板(11)、第四电极盖板(12)、所述双极板一体化液流框(5)、所述正极电极板(6)、所述负极电极板(9)和所述隔膜(7)皆为片状或平板状结构；所述正极电极板(6)及所述负极电极板(9)上皆加工有开槽，所述开槽内皆容纳有所述流道分隔部(53)；所述密封框(8)密封包裹在所述集流板框(2)、集流板(3)及所述电池组件外侧，并与所述端板(1)密封连接。

7.根据权利要求6所述的液流电池，其特征在于，所述正极电极板(6)及所述负极电极板(9)为多孔石墨毡电极，所述正极电极板(6)及所述负极电极板(9)上的开槽为刀模加工的开槽。

8.根据权利要求6所述的液流电池，其特征在于，所述密封框(8)为板材围成的方框，所述板材为ABS板、PVC板、PP板或PE板中的一种，所述密封框(8)、所述双极板一体化液流框(5)、所述第一电极盖板(4)、第二电极盖板(10)、第三电极盖板(11)、第四电极盖板(12)、所述集流板框(2)和所述端板(1)的材质均相同；所述密封框(8)上开有供所述集流板(3)的连接部穿过的缝隙。

9.根据权利要求6所述的液流电池，其特征在于，所述双极板一体化液流框(5)与电极盖板之间通过超声波焊接技术一体化固定连接；所述密封框(8)分别与所述双极板一体化液流框(5)、所述第一电极盖板(4)、第二电极盖板(10)、第三电极盖板(11)、第四电极盖板(12)、所述集流板框(2)和所述端板(1)均通过超声波焊接技术一体化固定连接。

10.根据权利要求6任一所述的液流电池，其特征在于，所述液流电池为锌铁液流电池；所述集流板(3)为铜集流板，所述隔膜(7)为全氟磺酸离子膜，所述第一电极盖板(4)、第二电极盖板(10)、第三电极盖板(11)和第四电极盖板(12)电极盖板的厚度范围均为0.8～1.2mm。