CN207611821U - 电池框架、电池堆和氧化还原液流电池 - Google Patents

电池框架、电池堆和氧化还原液流电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电池框架、电池堆和氧化还原液流电池。在电池框架的面向正电极的表面和电池框架的面向负电极的表面中的一个表面中设置引入通道和独立于引入通道并且不连接至引入通道的排出通道。引入通道将电解液引入电极中的一个对应电极。排出通道从电极中的一个对应电极排出电解液。引入通道包括引入整流槽和连接至引入整流槽并且彼此间隔开的多个引入分支槽。排出通道包括排出整流槽和连接至排出整流槽并且彼此间隔开的多个排出分支槽。引入分支槽朝向排出整流槽延伸，并且排出分支槽朝向引入整流槽延伸。在引入整流槽与排出分支槽之间的间隔距离X和在排出整流槽与引入分支槽之间的间隔距离Y在1mm至30mm的范围内。

Description

电池框架、电池堆和氧化还原液流电池
技术领域
本实用新型涉及一种电池框架、一种电池堆、和一种氧化还原液流电池。
背景技术
PTL 1至PTL 4描述一种电池框架、一种电池堆、和一种包括该电池堆的氧化还原液流电池。电池堆包括堆叠在一起的正电极、膜、负电极、和电池框架，以及夹入堆叠的供应/排出板。各个电池框架包括插入在正电极与负电极之间的双极板和将该在双极板的外周处支撑双极板的框架构件。在该结构中，在相邻电池框架的双极板之间形成单电池。
PLT 1至PLT 4公开了一种结构，在该结构中，双极板的与正电极相对的表面和双极板的与负电极相对的表面各自具有通道，该通道包括多个槽以使电解液能够可靠地分散在电池中的正电极和负电极上。
引用列表
专利文献
PLT 1：日本未审专利申请公开No.2015-122230
PLT 2：日本未审专利申请公开No.2015-122231
PLT 3：日本未审专利申请公开No.2015-138771
PLT 4：日本未审专利申请公开No.2015-210849
实用新型内容
根据本公开的一种电池框架包括：
双极板，该双极板置于氧化还原液流电池的正电极与负电极之间；以及框架构件，该框架构件在双极板的外周处支撑双极板。
在电池框架的面向正电极的表面和电池框架的面向负电极的表面中的一个表面中设置引入通道和独立于该引入通道并且不连接至该引入通道的排出通道。引入通道将电解液引入电极中的一个对应电极。排出通道从电极中的一个对应电极排出电解液。
引入通道包括引入整流槽和多个引入分支槽，所述多个引入分支槽连接至该引入整流槽并且彼此间隔开。
排出通道包括排出整流槽和多个排出分支槽，所述多个排出分支槽连接至该排出整流槽并且彼此间隔开。
引入分支槽朝向排出整流槽延伸，并且排出分支槽朝向引入整流槽延伸。
在引入整流槽与排出分支槽之间的间隔距离X和在排出整流槽与引入分支槽之间的间隔距离Y在1mm至30mm的范围内。
根据本公开的一种电池堆包括：
根据本公开的电池框架。
根据本公开的一种氧化还原液流电池包括：
根据本公开的电池堆。
附图说明
图1图示了根据第一实施例的氧化还原液流电池的工作原理。
图2是图示了根据第一实施例的氧化还原液流电池的示意图。
图3是图示了根据第一实施例的电池堆的示意图。
图4是从一侧观察根据第一实施例的电池框架的平面图。
图5是从一侧观察根据第二实施例的电池框架的双极板的平面图。
图6是从一侧观察根据第三实施例的电池框架的平面图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
近年来，自然环境友好型能源系统一直在需求中，并且预期氧化还原液流电池具有较高的电池性能以满足这种需求。本发明人研究了一种用于通过集中于在氧化还原液流电池的电池框架中包括的双极板上的通道来改进氧化还原液流电池的电池性能的结构。
本公开的目的是提供一种能够改进氧化还原液流电池的电池性能的电池框架和电池堆。本公开的另一目的是提供一种具有高电池性能的氧化还原液流电池。
[本公开的优点]
根据本公开的电池框架和电池堆，可以改进氧化还原液流电池的电池性能。根据本公开的氧化还原液流电池具有高电池性能。
[对本实用新型的实施例的描述]
首先，将描述本实用新型的各个实施例。
<1>根据实施例的电池框架包括：
双极板，该双极板置于氧化还原液流电池的正电极与负电极之间；以及框架构件，该框架构件在双极板的外周处支撑双极板。
在电池框架的面向正电极的表面和电池框架的面向负电极的表面中的一个表面中设置引入通道和独立于该引入通道并且不连接至该引入通道的排出通道。引入通道将电解液引入电极中的一个对应电极。排出通道从电极中的一个对应电极排出电解液。
引入通道包括引入整流槽和连接至该引入整流槽并且彼此间隔开的多个引入分支槽。
排出通道包括排出整流槽和连接至该排出整流槽并且彼此间隔开的多个排出分支槽。
引入分支槽朝向排出整流槽延伸，并且排出分支槽朝向引入整流槽延伸。
在引入整流槽与排出分支槽之间的间隔距离X和在排出整流槽与引入分支槽之间的间隔距离Y在1mm至30mm的范围内。
由于在电池框架中设置引入通道，因此，电解液迅速分散在电池框架的双极板的整个表面上，并且可以将电解液均匀地供应至与双极板相邻的对应电极的整个表面。另外，由于在电池框架中设置排出通道，因此，可以从电极的整个表面均匀并且迅速地收集已经提供至电极并且包含其价态已经改变的活性材料的电解液。
在上述电池框架中，在引入整流槽与所述排出分支槽之间的间隔距离X和在排出整流槽与引入分支槽之间的间隔距离Y在1mm至30 mm的范围内。此处，“间隔距离X和Y”是从整流槽到分支槽的最短距离。例如，当使排出分支槽成锥形时，从锥形尖端到引入整流槽的最小距离为间隔距离X。另外，短语“间隔距离X和Y在1mm至 30mm的范围内”是指沿着双极板的间隔距离X和Y都在1mm至30 mm的范围内。例如，当在双极板中形成四个排出分支槽(引入分支槽) 时，从该四个排出分支槽(引入分支槽)到引入整流槽(排出整流槽) 的四个间隔距离X(间隔距离Y)都在1mm至30mm的范围内。
当间隔距离X和间隔距离Y大于或者等于1mm时，可以减少电解液沿着其从引入通道流向排出通道而不通过电极的渗漏通路的发生。可以通过减少渗漏通路的发生来减少从氧化还原液流电池的各个电池排出而不改变其价态的活性材料的量。因此，可以改进氧化还原液流电池的电池性能。当间隔距离X和间隔距离Y小于或者等于30mm 时，可以容易地从氧化还原液流电池的各个电池排出响应于电解液的电池反应而生成的气体和最初混合在电解液中的气体。因此，可以减少由于各个电池中的气体积聚而导致的麻烦的发生，例如，由于积聚在电池中的气体而导致在电解液与电极之间的接触面积减少。结果，可以减少由于麻烦而引起的氧化还原液流电池的电池电阻增加的发生。当电解液从电池堆返回到罐中或者当电解液通过电池堆的循环开始时，气体将被混合到电解液中。具体地，当电解液通过电池堆的循环首次开始时，或者当在响应于电解液的循环停止而使电解液从电池堆中流出之后重新开始电解液的循环时，如果没有完全排出在各个电池中的气体，则可以显著增加氧化还原液流电池的电池电阻。然而，这种问题不容易在根据本实施例的电池框架中发生，因为能够容易地从各个电池排出气体。如上面描述的，根据本实施例的电池框架，可以减少氧化还原液流电池的电池电阻增加的发生，结果，可以改进氧化还原液流电池的电池性能。
<2>在根据本实施例的电池框架的一个方面中，
可以将引入整流槽、排出整流槽、引入分支槽、和排出分支槽都设置在双极板中。
可以通过使用上述电池框架来制造具有改进的电池性能的氧化还原液流电池。这是因为由于在设置在电池框架的双极板中的整流槽与分支槽之间的间隔距离在预定范围内，因此，可以减少在各个电池中的渗漏通路和气体积聚的发生。
<3>在根据本实施例的电池框架的另一方面中，
可以将引入整流槽和排出整流槽设置在框架构件中，以及
可以将引入分支槽和排出分支槽设置在双极板中。
可以通过使用上述电池框架来制造具有改进的电池性能的氧化还原液流电池。这是因为由于在设置在框架构件中的整流槽与设置在双极板中的分支槽之间的间隔距离在预定范围内，因此，可以减少在各个电池中的渗漏通路和气体积聚的发生。
<4>在根据本实施例的电池框架的另一方面中，
可以交替设置引入分支槽和排出分支槽，以及
间隔距离X和间隔距离Y大于或者等于在彼此相邻的引入分支槽与排出分支槽之间的间隔距离Z的1/10，并且小于或者等于所述间隔距离Z的10倍。
间隔距离Z是在与电解液的流动方向正交的方向上的引入分支槽与排出分支槽之间的距离。间隔距离Z在电解液的流动方向上的任何位置处都满足与间隔距离X和Y的上述关系。电解液的流动方向是电解液沿着双极板流动的总体方向。例如，当双极板是矩形时，电解液的流动方向是从供应电解液的一侧到排出电解液的另一侧的方向。例如，在将在下面的第一实施例中引用的图4中，电解液的流动方向是由粗体箭头指示的向上方向。
可以将<4>的限制表示为Z/10≤X≤10Z和Z/10≤Y≤10Z。当间隔距离X和Y以及间隔距离Z满足这些不等式时，可以更有效地减少在各个电池中从引入分支槽到排出分支槽的渗漏通路和气体积聚的发生。因此，可以改进氧化还原液流电池的电池性能。
<5>在根据本实施例的电池框架的另一方面中，
间隔距离X的分散范围可以小于或者等于3mm。
当间隔距离X的分散范围(最大间隔距离X与最小间隔距离X之间的差值)小于或者等于3mm时，电解液从引入整流槽均匀地移动至排出分支槽，并且容易地分散在电极的整个表面上。分散范围越小，电解液移动得越均匀。因此，例如，将分散范围优选地设置为1mm或者更少，或者使得各个间隔距离X与间隔距离X的平均值之间的差值在平均值的±4％以内。更优选地，将分散范围设置为容差范围。换句话说，可以将间隔距离X的设计值设置为相同的值，从而使得间隔距离X彼此基本相等。间隔距离X可以在1mm至30mm的范围外一定量，该一定量在典型容差范围内(例如，在±4％以内)。例如，当间隔距离X的设计值为1mm时，假设0.96mm的间隔距离X在本实施例的范围内。
<6>在根据本实施例的电池框架的另一方面中，
间隔距离Y的分散范围可以小于或者等于3mm。
当间隔距离Y的分散范围小于或者等于3mm时，电解液从引入分支槽均匀地移动至排出整流槽，并且可以从电极的整个表面平稳地排出电解液。分散范围越小，电解液移动得越均匀。因此，例如，将分散范围优选地设置为1mm或者更少，或者使得各个间隔距离Y与间隔距离Y的平均值之间的差值在平均值的±4％以内。更优选地，将分散范围设置为典型容差范围。换句话说，可以将间隔距离Y的设计值设置为相同的值，从而使得间隔距离Y彼此基本相等。间隔距离Y 可以在1mm至30mm的范围外一定量，该一定量在典型容差范围内。
<7>在根据本实施例的电池框架的另一方面中，
间隔距离Z在电解液的流动方向上的不同位置处的分散范围可以小于或者等于2mm。
当间隔距离Z的分散范围小于或者等于2mm时，电解液从引入分支槽均匀地移动至排出分支槽，并且容易地分散在电极的整个表面上。可以通过测量在电解液的流动方向上的不同位置处(例如，三个或者更多个均匀间隔的位置)的间隔距离Z并且比较测得的间隔距离Z 来确定间隔距离Z的分散范围。间隔距离Z的分散范围越小，电解液移动得越均匀。因此，例如，将分散范围优选地设置为1mm或者更少，或者使得各个间隔距离Z与间隔距离Z的平均值之间的差值在平均值的±5％以内。更优选地，将分散范围设置为典型容差范围。换句话说，可以按照恒定间隔来设置彼此相邻的引入分支槽和排出分支槽以彼此平行地延伸。间隔距离Z的分散范围还可以超过2mm一定量，该一定量在典型容差范围内。
<8>根据实施例的电池堆包括：
根据本实施例的电池框架。
可以通过使用上述电池堆来制造具有改进的电池性能的氧化还原液流电池。这是因为由于根据本实施例的包括在电池堆的电池框架中的双极板，可以减少在电池堆中的各个电池中的渗漏通路和气体积聚的发生。
<9>在根据本实施例的电池堆的一个方面中，
正电极和负电极可以各自具有大于或者等于30g/m2的单位面积重量。
通常，当电极具有大的每单位面积重量时，从各个电池排出气体变得困难。然而，根据本实施例的电池堆使得能够容易地从各个电池排出气体，因为根据本实施例的电池堆包括根据本实施例的电池框架。因此，即使当根据本实施例的电池堆的电极具有大于或者等于30g/m2单位面积重量时，气体也不容易在电池中积聚。
<10>一种根据实施例的氧化还原液流电池包括：
根据本实施例的电池堆。
根据本实施例的氧化还原液流电池具有高电池性能。
<11>在根据本实施例的氧化还原液流电池的一个方面中，
循环通过电池堆的电解液可以具有小于或者等于10-2Pa·s的粘度。
通常，当电解液具有低粘度时，电解液的渗漏通路容易发生。然而，根据本实施例的氧化还原液流电池不容易引起渗漏通路，因为根据本实施例的氧化还原液流电池包括根据本实施例的电池框架。因此，即使当根据本实施例的氧化还原液流电池的电解液具有小于或者等于 10-2Pa·s的粘度时，由于渗漏通路而导致的氧化还原液流电池的电池性能下降也不容易发生。
<12>在根据本实施例的氧化还原液流电池的另一方面中，
氧化还原液流电池的电池电阻率可以比包括具有无槽表面的双极板的氧化还原液流电池的电池电阻率低30％或者更多。
具有低电池电阻率的氧化还原液流电池是优选的，因为在充电/放电期间发生的能量损耗较小，并且能够有效地存储天然能量。此处，“氧化还原液流电池包括具有无槽表面的双极板”是除了有/无槽之外具有与根据本实施例的氧化还原液流电池的结构相同结构(诸如，形状、大小和材料)的氧化还原液流电池。
[对本实用新型的实施例的详细描述]
现在将描述根据本公开的实施例的氧化还原液流电池(RF电池)。本实用新型不限于实施例中描述的结构，并且由权利要求书限定。本实用新型旨在包括权利要求书的范围的等效物以及在权利要求书的范围内的所有修改。
<第一实施例>
将参照图1至图5描述根据实施例的氧化还原液流电池(以下称为RF电池)。
<<RF电池>>
RF电池是用于存储新能源(诸如，太阳能和风能)的电解液循环蓄电池。如在图示了RF电池1的工作原理的图1中示出的，RF电池1 通过利用正极电解液中包含的活性材料离子的氧化还原电位与负极电解液中包含的活性材料离子的氧化还原电位之间的差值来进行充电和放电。RF电池1包括电池100，各个电池100通过允许氢离子通过的膜101被分成正电极电池102和负电极电池103。
正电极电池102容纳正电极104，并且通过管108和110连接至存储正极电解液的正极电解液罐106。管108连接至泵112。这些部件 106、108、110、和112构成使正极电解液循环的正极电解液循环机构 100P。类似地，负电极电池103容纳负电极105，并且通过管109和111连接至存储负极电解液的负极电解液罐107。管109连接至泵113。这些部件107、109、111、和113构成使负极电解液循环的负极电解液循环机构100N。使存储在罐106和107中的电解液通过泵112和113 循环通过电池102和103。当不执行充电或者放电时，停止泵112和113，从而使得电解液不循环。
<<电池堆>>
如在图2和图3中图示的，上述电池100通常以称为电池堆2的结构形成。通过在两端将称为子堆200(图3)的堆叠结构夹在两个端板210和220中间并且将两个端板210和220与夹紧机构230夹紧在一起来形成电池堆2(在图3中图示的结构中设置多个子堆200)。
各个子堆200(图3)包括堆叠在一起的电池框架3、正电极104、膜101、和负电极105以及将堆夹在其中的供应/排出板190和190(见图3的底部，在图2中被省略)。根据本实施例的具有上述结构的RF 电池1的特征在于：例如，电池框架3的结构。现在将详细描述各个电池框架3的结构。
<<电池框架>>
各个电池框架3包括：框架构件32，该框架构件32具有延伸穿过其中的窗口；以及双极板31，该双极板31阻挡窗口。换句话说，框架构件32在双极板31的外周处支撑双极板31。正电极104与双极板 31的一侧接触，负电极105与双极板31的另一侧接触。在该结构中，在安装在相邻电池框架3中的双极板31之间形成单电池100。
形成在各个电池框架3中的供应歧管33和34以及排出歧管35和 36(还见图4)使电解液能够通过在图3中示出的供应/排出板190和 190流入和流出各个电池100。通过形成在电池框架3的一侧(图4中的前侧)中的入口狭缝33s(图4)来将正极电解液从供应歧管33供应至正电极104，并且通过形成在电池框架3的上部中的出口狭缝35s(图 4)来将正极电解液排出至排出歧管35。类似地，通过形成在电池框架3的另一侧(图4中的背侧)中的入口狭缝34s(图4)来将负极电解液从供应歧管34供应至负电极105，并且通过形成在电池框架3的上部中的出口狭缝36s(图4)来将负极电解液排出至排出歧管36。在电池框架3之间设置环形密封构件37(诸如，平垫片)(图3)以防止电解液从子堆200渗漏。
在本实施例中，如在图4的平面图中图示的，在双极板31的前表面(在图4中可见的表面)中形成引入通道4，从而使得通过入口狭缝 33s供应至双极板31的表面的电解液均匀地分散在正电极104(图3) 的整个表面上。另外，还形成排出通道5，从而使得从正电极104的整个表面迅速地收集包含其价态在正电极104(图3)处已经发生改变的正极活性材料的正极电解液并且将该正极电解液引导至出口狭缝35s。在图4中，双极板31的没有形成引入通道4或者排出通道5的区域形成为交叉阴影线。如在图4中图示的，引入通道4和排出通道5彼此独立并且不彼此连接。如在图4中的左侧处的粗体箭头指示的，电解液沿着双极板31流动的总体方向(流动方向)是在图4中的向上方向。
在双极板31的背面形成将负极电解液供应至负电极105(图3) 的引入通道和排出负极电解液的排出通道。在双极板31的背面中的引入通道和排出通道的结构与图4中的引入通道4和排出通道5的结构相同，并且因此，将省略其描述。下面将主要描述正电极周围的结构。
引入通道4包括引入整流槽40和多个引入分支槽41。本实施例的引入整流槽40在与流动方向交叉的方向(在本实施例中与流动方向正交的方向)上延伸并且连接至入口狭缝33s。引入分支槽41在与引入整流槽40交叉的方向(本实施例中与引入整流槽40正交的方向) 上延伸。引入分支槽41延伸的方向基本上平行于流动方向，并且是朝向排出整流槽50的方向，下面将描述该排出整流槽50。引入分支槽 41彼此间隔开。引入通道4的上述结构使通过入口狭缝33s引入双极板31的正极电解液能够在引入整流槽40的延伸方向上分散，并且沿着引入分支槽41在双极板31的整个表面上流动。当正极电解液从槽 40和41流到槽50和51时，正极电解液浸入到面向双极板31的前表面的正电极104(图3)中，并且正电极中包含的正电极活性材料的价态发生改变。
引入分支槽41可以平行于如本实施例中的流动方向延伸，或者相对于流动方向成一角度。可替代地，引入分支槽41可以具有曲折形状。引入分支槽41可以具有如图所示的恒定宽度或者变化的宽度。例如，引入分支槽41可以具有朝向其尖端减小的宽度。在这种情况下，引入分支槽41具有梯形或者三角形形状。
排出通道5包括排出整流槽50和多个排出分支槽51。本实施例的排出整流槽50在与流动方向交叉的方向(在本实施例中与流动方向正交的方向)上延伸并且连接至出口狭缝35s。排出分支槽51在与排出整流槽50交叉的方向(与本实施例中的排出整流槽50正交的方向) 上延伸。排出分支槽51延伸的方向与流动方向相反，并且是朝向上述引入整流槽40的方向。排出分支槽51彼此间隔开。在排出分支槽51 彼此间隔开的方向上交替设置排出分支槽51和上述引入分支槽41。将通过排出分支槽51从正电极104(图3)收集的正极电解液的流动在排出整流槽50中结合在一起。然后，将正极电解液排出至出口狭缝35s。由于将排出分支槽51分布在双极板31的整个表面上，因此，可以从正电极104(图3)的整个表面收集正极电解液。
排出分支槽51可以平行于如本实施例中的流动方向延伸，或者相对于流动方向成一角度。可替代地，排出分支槽51可以具有曲折形状。排出分支槽51可以具有如图所示的恒定宽度或者变化的宽度。例如，排出分支槽51可以具有朝向其尖端减小的宽度。在这种情况下，排出分支槽51具有梯形或者三角形形状。
在引入整流槽40与排出分支槽51之间的间隔距离X以及在排出整流槽50与引入分支槽41之间的间隔距离Y在1mm至30mm的范围内。在本实施例中，设置有六个排出分支槽51，并且在引入整流槽 40与六个排出分支槽51之间的六个间隔距离X都在1mm至30mm 的范围内。而且，在本实施例中，设置有六个引入分支槽41，并且在排出整流槽50与六个引入分支槽41之间的六个间隔距离Y都在1mm 至30mm的范围内。虽然在本实施例中，间隔距离X和Y基本上相等，但是，间隔距离X和Y可以不同。例如，对于六个分支槽51中的三个分支槽51，间隔距离X可以为10mm，而对于剩余的分支槽51，间隔距离X可以为20mm(这也适用于间隔距离Y)。可替代地，间隔距离X和Y可以个别地不同。间隔距离X和Y不受限制，只要所有间隔距离X和Y都在1至30mm的范围内。
当间隔距离X(Y)大于或者等于1mm时，可以减少正极电解液沿着其从引入通道4集中地流到排出通道5的渗漏通路的发生。可以通过减少渗漏通路的发生来减少从RF电池1(见图1和图2)的各个电池100排出而不改变其价态的活性材料的量。因此，可以改进RF电池1的电池性能。当间隔距离X(Y)小于或者等于30mm时，可以容易地从RF电池1的各个电池100排出响应于正极电解液的电池反应而生成的气体、最初混合在正极电解液中的气体、和在正极电解液的循环期间混合到正极电解液中的气体。结果，可以减少由于各个电池 100中的气体积聚而引起的麻烦的发生，例如，由于气体的在正极电解液与正电极104之间的接触面积减少而引起RF电池1的电池电阻的增加。可以根据电池电阻的增加被减小的量来改进RF电池1的电池性能。间隔距离X和Y优选地在2mm至20mm的范围内，并且更优选地，在3mm至10mm的范围内。
在引入整流槽40与排出分支槽51之间的间隔距离X的分散范围优选地小于或者等于3mm。在这种情况下，正极电解液从引入整流槽 40均匀地移动至排出分支槽51，并且容易地分散在正电极104的整个表面上(见图1至图3)。该效果随着间隔距离X的分散范围减小而增加。因此，分散范围优选地小于或者等于1mm，并且更优选地，基本上为0mm(换句话说，优选地将间隔距离X设置为相同的值)。在排出整流槽50与引入分支槽41之间的间隔距离Y的分散范围优选地小于或者等于3mm。在这种情况下，正极电解液从引入分支槽40均匀地移动至排出整流槽50，并且可以从正电极104的整个表面平稳地排出(见图1至图3)。该效果随着间隔距离Y的分散范围减小而增加。因此，间隔距离Y的分散范围优选地小于或者等于1mm，并且更优选地，基本上为0mm(换句话说，优选地将间隔距离Y设置为相同的值)。
在彼此相邻的引入分支槽41与排出分支槽51之间的间隔距离Z 优选地满足Z/10≤X≤10Z并且Z/10≤Y≤10Z。间隔距离Z在电解液的流动方向上的任何位置处都满足与间隔距离X和Y的这些关系。
当间隔距离X和Y以及间隔距离Z满足上述不等式时，可以更有效地减少在各个电池100(图2)中从引入分支槽41到排出分支槽51 的渗漏通路和气体积聚的发生。结果，可以改进RF电池1(图2)的电池性能。间隔距离X和间隔距离Z更优选地满足Z/8≤X≤9Z，并且仍然更优选地满足Z/3≤X≤7Z。间隔距离Y和间隔距离Z更优选地满足Z/8≤Y≤9Z，并且仍然更优选地满足Z/3≤Y≤7Z。
间隔距离Z的分散范围优选地小于或者等于2mm。可以通过测量在电解液的流动方向上的不同位置(例如，三个或者更多个均匀间隔的位置)处的间隔距离Z并且比较测得的间隔距离Z来确定间隔距离 Z的分散范围。当间隔距离Z的分散范围小时，按照基本恒定的间隔来设置彼此相邻的引入分支槽41和排出分支槽51以平行于彼此延伸。根据该结构，正极电解液从引入分支槽41均匀地移动至排出分支槽51，并且容易地分散在正电极104的整个表面上(见图1至图3)。间隔距离Z的分散范围优选地尽可能小。例如，间隔距离Z的分散范围优选地为1mm或者更少，并且更优选地，基本上为0mm(换句话说，优选地将间隔距离Z设置为相同的值)。
<<优点>>
可以通过使用各自包括上面参照图4描述的引入通道4和排出通道5的双极板31来改进RF电池1的电池性能。这是因为当引入通道 4和排出通道5满足某些条件时，渗漏通路不容易在RF电池1的各个电池100中发生，并且电解液中包含的气体不容易在各个电池100中积聚。
<<其它结构>>
当增加电极104和105的单位面积重量时，可以增加在电极104 和105(见图3)与电解液之间的接触面积，并且因此，可以改进RF 电池1(见图1和图2)的电池性能。然而，电极104和105周围的间隙变得更小并且更复杂，并且因此，气体更容易在各个电池100中积聚。由于本实施例的RF电池1包括各自具有在图4中示出的结构的双极板31，因此，可以容易地从各个电池100排出气体。因此，可以增加电极104和105的单位面积重量。更具体地，电极104和105可以各自具有例如，大于或者等于30g/m2的单位面积重量。而单位面积重量可以大于或者等于50g/m2。单位面积重量的上限可以是例如，500 g/m2。
当降低电解液的粘度时，可以减少循环电解液的泵112和113(见图1和图2)上的负载，并且可以相应地降低RF电池1的操作成本。然而，电解液的渗漏通路可能更容易发生。由于本实施例的RF电池1 包括各自具有在图4中图示结构的的双极板31，因此，渗漏通路不容易发生。因此，可以降低电解液的粘度。更具体地，电解液可以各自具有低于或者等于10- 2Pa·s的粘度。而粘度可以低于或者等于8×10-3 Pa·s或者更低。粘度的下限为10-3Pa·s。
<第二实施例>
将参照图5描述第二实施例，在该第二实施例中，形成在双极板31中的引入通道4和排出通道5与第一实施例中的形成在双极板31中的引入通道4和排出通道5不同。除了双极板31之外的结构可以基本上与第一实施例中的结构类似。因此，图5仅图示了双极板31，并且在第二实施例中，将省略对除了双极板31之外的结构的描述。
在图5中图示的双极板31在由粗体箭头指示的流动方向上为长的。设置在双极板31中的引入通道4和排出通道5分别包括在流动方向上延伸的引入整流槽40和排出整流槽50。同样在该结构中，在引入整流槽40与排出分支槽51之间的间隔距离X和在排出整流槽50与引入分支槽41之间的间隔距离Y在1mm至30mm的范围内。而且，间隔距离X和间隔距离Y以及间隔距离Z优选地满足Z/10≤X≤10Z和 Z/10≤Y≤10Z。
<<优点>>
同样在本实施例的结构中，渗漏通路不容易在RF电池1(见图1 和图2)的各个电池100中发生，并且电解液中包含的气体不容易在各个电池100中积聚。因此，可以改进RF电池1的电池性能。
<第三实施例>
将参照图6描述第三实施例，在该第三实施例中，各个电池框架 3包括具有整流槽40和50的框架构件32和具有分支槽41和51的双极板31。
如在图6中图示的，在本实施例的各个电池框架3中，在框架构件32的在与供应歧管33和34相邻的一侧的内周部分(在安装双极板 31的窗口附近的部分)中设置有引入整流槽40。在框架构件32的在与排出歧管35和36相邻的一侧的内周部分中设置排出整流槽50。引入整流槽40在设置供应歧管33和34的方向上延伸，并且引入整流槽 40的上边缘(与排出歧管35和36相对的边缘)连接至窗口。排出整流槽50在设置排出歧管35和36的方向上延伸，并且排出整流槽50 的底部边缘(与供应歧管33和34相对的边缘)连接至窗口。
在双极板31中设置引入分支槽41和排出分支槽51以使得引入分支槽41和排出分支槽51交替设置。引入分支槽41连接至引入整流槽 40，但是不连接至排出整流槽50。排出分支槽51连接至排出整流槽 50，但是不连接至引入整流槽40。
同样在上述结构中，可以通过如第一实施例中那样设置间隔距离 X、Y、和Z来减少各个电池100中的渗漏通路和各个电池100中的气体积聚的发生，并且可以相应地改进RF电池1的电池性能。在该实施例中，与第一实施例类似，间隔距离X、Y、和Z分别是在引入整流槽40与排出分支槽51之间的间隔距离、在排出整流槽50与引入分支槽 41之间的间隔距离、和在彼此相邻的引入分支槽41与排出分支槽51 之间的间隔距离。
<<优点>>
同样在本实施例的结构中，渗漏通路不容易在RF电池1(见图1 和图2)的各个电池100中发生，并且电解液中包含的气体不容易在各个电池100中积聚。因此，可以改进RF电池1的电池性能。
<<其它>>
可以将在框架构件32中设置整流槽40和50以及设置在双极板 31中的分支槽41和51的结构应用于在如第二实施例中的电解液的流动方向上为长的电池框架。
<测试示例1>
准备包括电池框架3的多个RF电池1(测试对象A至G)，该电池框架3包括具有在图4中图示的结构的双极板31，该结构具有不同的间隔距离X、Y、和Z。另外，还准备具有无槽(引入通道和排出通道)表面的RF电池(测试对象H)。电极104和105(见图1和图2) 具有150至200g/m2的单位面积重量，并且电解液具有4×10-3Pa·s的粘度。通过对RF电池1执行充电/放电测试来测量各个RF电池1的电池电阻率。在充电/放电测试中，将放电端电压设置为1V，并且将充电端电压设置为1.6V。基于充电/放电测试的结果来获取充电/放电曲线，并且基于该充电/放电曲线来对第3循环中的电池电阻率进行评估。
·测试对象A
在测试对象A的各个双极板31中，间隔距离X和Y为1mm，并且间隔距离Z为1mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。测试对象A的电池电阻率为0.63Ω·cm2。
·测试对象B
在测试对象B的各个双极板31中，间隔距离X和Y为3mm，并且间隔距离Z为3mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。其它条件(形状、大小、材料等)与测试对象A的条件完全相同。测试对象B的电池电阻率为0.58Ω·cm2。
·测试对象C
在测试对象C的各个双极板31中，间隔距离X和Y为7mm，并且间隔距离Z为7mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。其它条件与测试对象A的条件完全相同。测试对象C的电池电阻率为 0.57Ω·cm2。
·测试对象D
在测试对象D的各个双极板31中，间隔距离X和Y为3mm，并且间隔距离Z为1mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。其它条件与测试对象A的条件完全相同。测试对象D的电池电阻率为 0.65Ω·cm2。
·测试对象E
在测试对象E的各个双极板31中，间隔距离X和Y为3mm，并且间隔距离Z为7mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。其它条件与测试对象A的条件完全相同。测试对象E的电池电阻率为 0.55Ω·cm2。
·测试对象F
在测试对象F的各个双极板31中，间隔距离X和Y为26mm，并且间隔距离Z为4mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。其它条件与测试对象A的条件完全相同。测试对象F的电池电阻率为0.57Ω·cm2。
·测试对象G
在测试对象G的各个双极板31中，间隔距离X和Y为41mm，并且间隔距离Z为1mm。间隔距离X、Y、和Z的分散范围都在容差内。其它条件(形状、大小、材料等)与测试对象A的条件完全相同。测试对象G的电池电阻率为0.71Ω·cm2。
·测试对象H
测试对象H是包括没有引入通道和排出通道的电池框架的RF电池。除了有/无通道之外的条件(形状、大小、材料等)与测试对象A 的条件完全相同。测试对象H的电池电阻率为0.97Ω·cm2。
<<测试结果的概述>>
在上述测试对象的电池电阻率之间的比较表明，当间隔距离X和 Y在1mm至30mm的范围内时，可以降低RF电池1的电池电阻率。当间隔距离X和Y以及间隔距离Z满足Z/10≤X≤10Z和Z/10≤Y≤ 10Z时，也可以降低RF电池1的电池电阻率。此外，通道4和5的间隔距离X和Y在1mm至30mm的范围内的测试对象A至F与不包括通道的测试对象H的比较表明，测试对象A至F的电池电阻率比测试对象H的电池电阻率低30％或者更多。当RF电池1具有较小的电池电阻率时，在充电/放电期间发生的能量损耗小，并且RF电池1有效地工作。
附图标记列表
1 RF电池(氧化还原液流电池)
2 电池堆
3 电池框架
31 双极板 32 框架构件
33、34 供应歧管 35、36 排出歧管
33s、34s 入口狭缝 35s、36s 出口狭缝
37 环形密封构件
4 引入通道 40 引入整流槽 41 引入分支槽
5 排出通道 50 排出整流槽 51 排出分支槽
100 电池 101 膜 102 正电极电池 103 负电极电池
100P 正级电解液循环机构 100N 负级电解液循环机构
104 正电极 105 负电极 106 正极电解液罐
107 负级电解液罐 108、109、110、111 管
112、113 泵
190 供应/排出板 200 子堆
210、220 端板
230 夹紧机构。

Claims (12)

1.一种电池框架，包括：双极板，所述双极板置于氧化还原液流电池的正电极与负电极之间；以及框架构件，所述框架构件在所述双极板的外周处支撑所述双极板，
其中，在所述电池框架的面向所述正电极的表面和所述电池框架的面向所述负电极的表面中的每一个表面中，设置引入通道和独立于所述引入通道并且不连接至所述引入通道的排出通道，所述引入通道将电解液引入到所述电极中的一个对应电极，所述排出通道从所述电极中的所述一个对应电极排出所述电解液，
其中，所述引入通道包括引入整流槽和多个引入分支槽，所述多个引入分支槽连接至所述引入整流槽并且彼此间隔开，
其中，所述排出通道包括排出整流槽和多个排出分支槽，所述多个排出分支槽连接至所述排出整流槽并且彼此间隔开，
其中，所述引入分支槽朝向所述排出整流槽延伸，并且所述排出分支槽朝向所述引入整流槽延伸，以及
其中，在所述引入整流槽与所述排出分支槽之间的间隔距离X和在所述排出整流槽与所述引入分支槽之间的间隔距离Y在1mm至30mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的电池框架，其中，所述引入整流槽、所述排出整流槽、所述引入分支槽和所述排出分支槽都设置在所述双极板中。
3.根据权利要求1所述的电池框架，其中，所述引入整流槽和所述排出整流槽设置在所述框架构件中，以及
其中，所述引入分支槽和所述排出分支槽设置在所述双极板中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池框架，其中，所述引入分支槽和所述排出分支槽交替布置，以及
其中，所述间隔距离X和所述间隔距离Y大于或者等于在彼此相邻的所述引入分支槽与所述排出分支槽之间的间隔距离Z的1/10，并且小于或者等于所述间隔距离Z的10倍。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池框架，其中，所述间隔距离X的分散范围小于或者等于3mm。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池框架，其中，所述间隔距离Y的分散范围小于或者等于3mm。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池框架，其中，在所述电解液的流动方向上的不同位置处，在彼此相邻的所述引入分支槽与所述排出分支槽之间的间隔距离Z的分散范围小于或者等于2mm。
8.一种电池堆，所述电池堆包括根据权利要求1至7中的任一项所述的电池框架。
9.根据权利要求8所述的电池堆，其中，所述正电极和所述负电极每一个都具有大于或者等于30g/m2的单位面积重量。
10.一种氧化还原液流电池，包括根据权利要求8或者9所述的电池堆。
11.根据权利要求10所述的氧化还原液流电池，其中，循环通过所述电池堆的所述电解液具有小于或者等于10-2Pa·s的粘度。
12.根据权利要求10所述的氧化还原液流电池，其中，所述氧化还原液流电池的电池电阻率比包括具有无槽表面的双极板的氧化还原液流电池的电池电阻率低30％或者更多。
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