CN203085684U - 一种双极板及液流电池用电堆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双极板及液流电池用电堆，具体涉及一种液流电池用双极板结构，特别是全钒液流电池用双极板及包含它的电堆。一种双极板，所述双极板内设有至少一个与外环境相通的空腔。该双极板在保证不影响材料导电前提下，利用双极板良好的导热特性，通过增加双极板与外界环境的接触面积，提高电堆的自散热功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双极板，具体涉及一种液流电池用双极板结构，特别是全钒液流电池用双极板及包含它的电堆。
背景技术
电能难以储存而又不可缺少，任何时刻它的生产都要满足用电需求，因此人们一直在寻找既经济又可行的储能技术来解决电力供求之间的矛盾。另外电能存储在电能管理、电网辅助服务、电压控制、再生能源利用、大型不间断电源等方面都有着重要作用，若与大型火力发电联合，可降低电站峰值容量、降低发电成本以及减小污染。若与风力、潮汐能等可再生能源发电联合，可实现电能的连续平稳供给，满足用户需求。由于液流电池具有功率与容量可独立设计、可深度充放电，寿命较长等优点，逐渐成为最有前途的规模电力存储的首选之一，其中，全钒液流电池更是备受青睐。
双极板作为全钒液流电池的关键部件之一，其主要作用是收集电化学反应产生的电流以及分隔正负极电解液。双极板结构和材质的选择会直接影响到电池的寿命和性能。作为良好导电体的双极板材料，通常导热性也很好，如石墨板，碳塑板，其导热系数远远高于同类非金属材料，可以达到与碳钢，铸铁等金属材料相近的导热性能。
大规模液流电池在构建系统时必须考虑其运行过程的热管理问题，常见的解决手段是采用换热器来解决，但由于其品位低，利用难度较大，同时强酸的氧化还原体系对换热材质要求苛刻，因此常见的热交换器绝大多数难以满足其使用要求，目前采用较多的非金属类换热器，存在传热系数低，造成换热面积大，设备庞大笨重，系统复杂等问题。
发明内容
本实用新型的目的是针对大规模液流电池存在的散热问题，提供一种液流电池用双极板，在保证不影响材料导电前提下，利用双极板良好的导热特性，通过增加双极板与外界环境的接触面积，提高电堆的自散热功能。
一种双极板，所述双极板内设有至少一个与外环境相通的空腔。
现有技术中液流电池的电堆主要由双极板、正负电极、电极框、端板、密封材料和紧固件构成。电堆的双极板在液流电池中一方面作为电极反应电子导体，另一方面充当一节电池一极与邻近电池另一极的反应腔的隔板，由良导体材料制成，如石墨板， 碳塑板等。与此同时，作为良导体的双极板往往也是良导热体，因此，本技术方案利用双极板的这一特性，将双极板本身作为热量传导的载体，通过在双极板内设置空腔，并使空腔与外环境相通，从而增加双极板与外界环境的接触面积，使双极板与外界环境可以进行大面积热量交换，使得电堆电解液进液口和出液口的温度差降低，有效地使电堆降温，保证电池系统性能稳定、正常工作。
本实用新型所述“空腔”仅通过双极板的侧壁面与外界相通，而与双极板的上表面及下表面相互间隔、互不相通。上述双极板的上表面及下表面指与电池电极直接接触面。
本实用新型所述双极板优选空腔的总体积为双极板体积的10～70%，进一步优选为10～50%，更进一步优选为15～40%。本实用新型中“双极板体积”指通过双极板的外形尺寸计算的体积；所述“空腔的总体积”指双极板内部所有空腔体积的总和。
本实用新型所述双极板优选所述空腔通过设于双极板侧壁上的至少一个气孔与外环境相通。
本实用新型一个优选的技术方案为：一种双极板，所述双极板内设有至少一个与外环境相通的空腔，所述空腔为设置于双极板内的线型通孔，所述通孔的两端设于双极板侧壁上且与外环境相通。
上述技术方案中优选所述通孔的轴线方向为横向、纵向、斜向中的一种或两种以上，进一步优选为横向或纵向中的一种。
上述技术方案中优选所述通孔的径向截面为规则的形面或无定形的形面，进一步优选为规则的形面。
本实用新型的另一目的是提供上述双极板在液流电池中的应用。
一种液流电池用电堆，所述电堆中双极板为：该双极板内设有至少一个与外环境相通的空腔。
本实用新型的有益效果：本实用新型所述双极板设有与外环境相通的空腔结构，增大了电池与外环境的接触面积，从而提高了电池自身的热交换能力；用本实用新型的双极板组装电堆来构建电池系统，可以减少电池系统额外增加的换热需求，从而提高系统稳定性，降低系统成本。
附图说明
本实用新型附图2幅，
图1为一种双极板的正视图；
图2为图1的侧视图；
其中，1、单电池电压测试端子，2、双极板内部线型通孔。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。
实施例1
如图1所示，双极板尺寸为400×500mm，厚度为5mm，其内部通孔截面为圆形，直径为3mm，共76个通孔（双极板空腔的总体积为双极板整体体积的21.5%）；电极材料为石墨毡；离子交换膜为氟化磺酸膜，电解液含为1.5mol/L钒离子的硫酸溶液。电堆由15节单电池组成。
通过对此电堆经恒流170A充放电测试，其充放电电压效率89％，库仑效率90.5％，能量效率80.5％，进出口温差0.1摄氏度，10个循环后出口温度高出环境温度0.3摄氏度。而采用同样厚度不带中空孔组装同样电堆，经过同样条件测试其充放电电压效率88.6％，库仑效率90.7％，能量效率80.4％，进出口温差0.2摄氏度，10个循环后出口温度高出环境温度1.0摄氏度。
Claims (9)
1.一种双极板，其特征在于：所述双极板内设有至少一个与外环境相通的空腔。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述双极板空腔的总体积为双极板体积的10～70%。
3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于：所述双极板空腔的总体积为双极板体积的10～50%。
4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于：所述双极板空腔的总体积为双极板体积的15～40%。
5.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述空腔通过设于双极板侧壁上的至少一个气孔与外环境相通。
6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：所述空腔为设置于双极板内的线型通孔，所述通孔的两端设于双极板侧壁上且与外环境相通。
7.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于：所述通孔的轴线方向为横向、纵向、斜向中的一种或两种以上。
8.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于：所述通孔的径向截面为规则的形面或无定形的形面。
9.一种液流电池用电堆，其特征在于：所述电堆中双极板为权利要求1所述的双极板。
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|---|---|---|---|---|
| CN105203804A (zh) * | 2015-10-15 | 2015-12-30 | 大连融科储能技术发展有限公司 | 液流电池电压巡检连接装置及其加工方法 |
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