CN215184079U - 一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，包括框架板、单极板和盖板，所述框架板、单极板和盖板顺序叠置；所述框架板、单极板和盖板均为一条边上有突出部分的矩形形状；所述单极板包括单极板突出部分和矩形的单极板主体，在单极板主体的背面开有沉胶凹槽，所述沉胶凹槽填充有粘接剂，用粘接剂将所述单极板和盖板粘接在一起；所述单极板突出部分用做电堆的接线端子。本实用新型提出的设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，针对单极板主体和框架板的粘结方案进行了优化设计，在单极板主体平面设计有沉胶凹槽，可有效保证粘结时胶水的填充量和粘接的强度。

Description

一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种新型的液流电单极板结构。

背景技术

全钒液流电池(VRB)是一种适合大规模储能应用的电池，其主要由电堆、电解液存储单元、管路等部分组成，电堆是反应场所，一般由数十对单电池以串联或并联的方式组合而成。电堆内部正负极电解液通过离子膜分隔开，离子膜的两侧对称配置电极、双极板、双极板框架和端板组成。

在电堆最外侧的两个双极板由于只有单侧的正极电解液或者负极电解液参与电化学反应，通常被称为单极板，用以和两面均有电解液参与化学反应的双极板进行区分。单极板同样也需要有对应的框架板结构支撑。单极板除了要为单侧电极提供支撑，为正极或负极电解液提供反应场所外，还要具有将电流收集并导出电堆的作用，因此单极板上会有对应“集流板”的结构设计。

为保证单极板可以将汇集的电流引出电堆外部，通常在单极板不接触电解液的另一面，额外安装一块金属材质的集流板，安装方式通常为粘结、压接或者焊接到单极板表面或者局部。

集流板通常还有一部分伸出单极板的框架板外，用以和外部用电负载连接。

额外安装能将电流引出到电堆外部的金属集流体，导致单极板结构额外增加一个新界面，该界面的存在一方面提高了单极板整体的电阻值(会带来额外的接触电阻和材料电阻)，不利于电堆的大电流充放电。另一方面界面间隙必须要有紧密填充物，例如粘结高导电性的导电胶(通常含有银粉)，这类型导电胶的成本相对较高，会进一步提高单极板和电堆整体的成本。

当发生电解液渗透过单极板或者从单极板和框架板界面泄漏时，普通的金属集流体还会出现被腐蚀的风险，若金属集流体采用耐腐蚀性良好的金属，例如钛合金或者镍合金等。单极板和电堆整体的成本会被进一步拉高。

另外，目前单极板主体材料都有一定局限，例如常见的不透性石墨类材料，该类型的材料电阻值低，但无法真正意义上的阻止电解液渗透，即使不透性＞99％，在长期使用后，也同样会出现局部电解液缓慢透过石墨板的现象，增大了电解液外泄的风险。而导电塑料或者其他复合材料，若要具备良好的不透性，通常需要材料厚度至少大于某一尺寸，这会导致单极板的电阻值的大幅提高，影响了电堆整体的充放电性能。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的是提出一种液流电池结构，以改进电池内液体阻力降大的问题。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，包括框架板、单极板和盖板，所述框架板、单极板和盖板顺序叠置；所述框架板、单极板和盖板均为一条边上有突出部分的矩形形状；

所述单极板包括单极板突出部分和矩形的单极板主体，在单极板主体的背面开有沉胶凹槽，所述沉胶凹槽填充有粘接剂，用粘接剂将所述单极板和盖板粘接在一起；所述单极板突出部分用做电堆的接线端子。

本全钒液流电池单极板结构，设置于全钒液流电池电堆的端部，所述的框架板是中空的框架，中空部为放置碳毡的区域。

其中，所述单极板为石墨板、导电塑料或复合导电材料制成，所述框架板为聚氯乙烯(PVC)、ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物(ABS塑料)或聚碳酸酯(PC)制成，

盖板采用和框架板一样的材料。

进一步地，所述沉胶凹槽的深度为0.05～0.15mm。

进一步优选地，所述沉胶凹槽的形状直线型、折线型或螺旋形。

沉胶凹槽的存在可使石墨板背面和框架板盖板间存有充足的胶水，确保胶水能有效填充整个单极板主体背面的粘接面，保证长时间使用后，即使出现电解液局部渗透穿过单极板主体，该胶水填充层的存在还可以进一步阻止电解液的向外渗透，提高了单极板的使用寿命。

本实用新型的又一优选技术方案为，所述框架板和盖板的突出部分的一面设置有横向的凹槽，所述单极板突出部分在与所述框架板和盖板的相对的位置设置有横向的凸起，在框架板的突出部分与所述单极板突出部分之间填充有粘接剂，在盖板的突出部分与所述单极板突出部分之间填充有粘接剂。

其中，在所述框架板、单极板和盖板的突出部分的顶端开孔，用于接线。

更进一步地，所述框架板的主体和盖板之间的缝隙通过焊接进行密封。焊接方式可以是超声焊，热熔焊或者焊丝填充焊接等焊接方法，缝隙焊接后，进一步提高了单极板整体的密封性。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，针对单极板主体和框架板的粘结方案进行了优化设计，在单极板主体平面设计有沉胶凹槽，该凹槽深度在0.05～0.15mm之间，可有效保证粘结时胶水的填充量和粘接的强度。

单极板主体的某一边加工为“凸”字型结构，“突出部位”即起到了将电堆内部电流引出到电堆外部的作用，避免了引入外部金属零件作为集流板所带来的缺点。

为提高“突出部位”和框架板连接后的密封可靠性，“突出部位”的单极板主体加工成局部凸起，对应框架板也加工成相匹配的凹槽，连接后，该结构可提高该部位的密封性。

附图说明

图1为框架板、单极板和盖板的立体图，

图2为单极板外形示意图。

图3为框架板、单极板和盖板突出部分局部结构示意图。

图4为石墨板背面沉胶凹槽形状示意图，a为直线型，b为折线形，成为螺旋型。

图中部件名称和编号的对应为：

框架板1，框架板突出部分101，单极板2，单极板突出部分201，沉胶凹槽202，盖板3，盖板突出部分301，粘接剂4。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，所述的连接，可以是电连接、通讯连接或者机械连接；所用术语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保护范围的限制。

实施例中，如无特殊说明，所采用的技术手段均为本领域已有的技术手段。

实施例1

参见图1，本实施例提出一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，设置于全钒液流电池电堆的端部，包括框架板1、单极板2和盖板3，所述框架板1、单极板2和盖板3顺序叠置；所述框架板1、单极板2和盖板3均为一条边上有突出部分的矩形形状；

参见图2和图4，所述单极板包括单极板突出部分201和矩形的单极板主体，在单极板主体的背面开有沉胶凹槽202，所述沉胶凹槽填充有粘接剂，用粘接剂将所述单极板和盖板粘接在一起；所述单极板突出部分用做电堆的接线端子。

所述单极板为石墨板、导电塑料或复合导电材料制成，所述框架板为聚氯乙烯(PVC)、ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物(ABS塑料)或聚碳酸酯(PC)制成，盖板3采用和框架板一样的材料。

参见图1和图3，所述框架板和盖板的突出部分的一面设置有横向的凹槽，所述单极板突出部分201和在与所述框架板和盖板的相对的位置设置有横向的凸起，在框架板突出部分101与所述单极板突出部分201之间填充有粘接剂4，在盖板突出部分301与所述单极板突出部分201之间填充有粘接剂4。

在所述框架板1、单极板2和盖板3的突出部分的顶端开孔，用于接线。

具体本实施例中，单极板2为石墨板制成，所述框架板1为聚氯乙烯(PVC)制成，盖板3是和框架板一样的材料。单极板背面的沉胶凹槽202深度为0.15mm，沉胶凹槽202的形状为直线型(图4之a)。所使用的粘接剂为丙烯酸酯胶(本结构可以不用高成本的导电胶，使用常规的丙烯酸酯胶、环氧树脂胶、聚氨酯胶和聚氯乙烯树脂胶都可以)。待单极板和框架板的主体和盖板两部分连接完成后，所述框架板的主体和盖板之间的缝隙通过焊接进行密封，焊接方式为热熔焊。

本实用新型的全钒液流电池用电极板机构，可大幅降低电解液从单极板向外部渗透的风险，同时，采用单极板和集流体合二为一的设计，不必引入额外的金属集流体，即降低了成本，又有效降低了金属集流体带来的额外电阻值。

实施例2

本实施例提出一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，设置于全钒液流电池电堆的端部，包括框架板1、单极板2和盖板3，所述框架板1、单极板2和盖板3顺序叠置；所述框架板1、单极板2和盖板3均为一条边上有突出部分的矩形形状；

所述单极板包括单极板突出部分和矩形的单极板主体，在单极板主体的背面开有沉胶凹槽，所述沉胶凹槽填充有粘接剂，用粘接剂将所述单极板和盖板粘接在一起；所述单极板突出部分用做电堆的接线端子。所述框架板的主体和盖板之间的缝隙通过焊接进行密封。焊接方式为热熔焊。

具体本实施例中，单极板2为导电塑料制成，所述框架板1为ABS塑料制成，盖板3是和框架板一样的材料。单极板背面的沉胶凹槽202深度为0.1mm，沉胶凹槽202的形状为折线型(图4之b)。

其他结构同实施例1。

实施例3

本实施例提出一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，设置于全钒液流电池电堆的端部，包括框架板1、单极板2和盖板3，所述框架板1、单极板2和盖板3顺序叠置；所述框架板1、单极板2和盖板3均为一条边上有突出部分的矩形形状；

所述单极板包括单极板突出部分和矩形的单极板主体，在单极板主体的背面开有沉胶凹槽，所述沉胶凹槽填充有粘接剂，用粘接剂将所述单极板和盖板粘接在一起；所述单极板突出部分用做电堆的接线端子。

具体本实施例中，单极板2为导电塑料制成，所述框架板1为ABS塑料制成，盖板3是和框架板一样的材料。单极板背面的沉胶凹槽202深度为0.1mm，沉胶凹槽202的形状为螺旋型(图4之c)。所使用的粘接剂为丙烯酸酯胶。所述框架板的主体和盖板之间的缝隙通过焊接进行密封。焊接方式为热熔焊。

其他结构同实施例1。

虽然，以上通过实施例对本实用新型进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本实用新型精神和实质的前提下，对本实用新型所做的改进和变型，均应属于本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种设置有盖板的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，包括框架板、单极板和盖板，所述框架板、单极板和盖板顺序叠置；所述框架板、单极板和盖板均为一条边上有突出部分的矩形形状；

所述单极板包括单极板突出部分和矩形的单极板主体，在单极板主体的背面开有沉胶凹槽，所述沉胶凹槽填充有粘接剂，用粘接剂将所述单极板和盖板粘接在一起；所述单极板突出部分用做电堆的接线端子。

2.根据权利要求1所述的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，所述单极板为石墨板、导电塑料或复合导电材料制成，所述框架板为聚氯乙烯、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物或聚碳酸酯制成，盖板采用和框架板一样的材料。

3.根据权利要求1所述的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，所述沉胶凹槽的深度为0.05～0.15mm。

4.根据权利要求1所述的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，所述沉胶凹槽的形状直线型、折线型或螺旋形。

5.根据权利要求1～4任一项所述的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，所述框架板和盖板的突出部分的一面设置有横向的凹槽，所述单极板突出部分在与所述框架板和盖板的相对的位置设置有横向的凸起，在框架板的突出部分与所述单极板突出部分之间填充有粘接剂，在盖板的突出部分与所述单极板突出部分之间填充有粘接剂。

6.根据权利要求1～4任一项所述的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，在所述框架板、单极板和盖板的突出部分的顶端开孔，用于接线。

7.根据权利要求1～4任一项所述的全钒液流电池单极板结构，其特征在于，所述框架板的主体和盖板之间的缝隙通过焊接进行密封。

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