CN219435924U - 液流电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液流电池电堆，包括端板框体、外端板、电池单元，其中，端板框体包括板框主体，板框主体上具有法兰管，法兰管的中心通孔贯通板框主体的两侧，外端板套装于法兰管上，电池单元上具有液流管道，各液流管道与各法兰管的中心通孔一一对应连通。本实用新型减少了装配零部件的数量、优化BOM结构，使相关技术中组装关系的法兰、端框以及绝缘板设计为一个整体，大幅降低材料成本，减少部件的预装工序，提升总装效率，有效降低多个零部件装配时各部件之间的密封处理所增加的工作量，同时由于端板框体为一体成型，电堆结构更加紧凑，电堆的厚度及重量也得到降低，且减少了电堆的密封位置，降低电堆漏液的风险。

Description

液流电池电堆

技术领域

本实用新型涉及液流电池电堆设计技术领域，具体涉及一种液流电池电堆。

背景技术

目前，相关技术中的液流电池电堆主要由法兰、外端板、绝缘板、集流板、端框、端电极、单电池组、分区电极、分区框、分区板等按照装配顺序依次叠装，然后通过紧固件固定组成。其中法兰位于外部管道与电堆内部主管道之间，作为液体传导及密封绝缘部件使用；绝缘板位于金属外端板与集流板之间，起到绝缘的作用；端框位于绝缘板与液流框之间用于固定集流板与端电极；分区框位于液流框与分区板之间用于固定集流板与分区电极，分区板位于两个分区框之间用于对电堆进行分区，降低旁路电流等。这种结构的液流电池电堆，存在以下问题：

(1)法兰同时与外端板、绝缘板进行装配配合，其中与绝缘板之间通过密封圈密封，与外端板之间通过螺栓固定，一方面，由于法兰与绝缘板之间是通过密封圈进行密封，为了防止漏液，对法兰与绝缘板的密封槽精度要求比较高，增加了密封槽的加工难度；另一方面，需要提前对法兰与密封圈进行预装，增加了预装工序，而且在预装工序至总装工序过程中存在密封圈脱落的情况；再一方面，为了保证法兰固定的可靠性，固定法兰的螺栓数量比较多，耗费工时。

(2)绝缘板与端框之间也需要通过密封圈进行密封，叠装之前需要提前对密封圈进行预装，需在绝缘板上的密封槽内打胶，然后对密封圈进行固定，这一过程中，一方面，由于绝缘板与端框之间是通过密封圈进行密封，为了防止漏液对于绝缘板与端框的密封槽精度要求比较高，增加了密封槽的加工难度；另一方面，需要提前对端框与密封圈进行预装，增加了预装工序，而且也存在密封圈脱落的情况；

(3)分区框、分区板、分区框三个物料依次叠装、相邻物料之间都需要密封，增加了密封工序，同时三个物料的材料成本也比较高。

由此可见，相关技术中的液流电池电堆在组装过程中涉及多个部件之间的叠装以及相邻部件之间的密封连接，装配工序繁琐、耗时长，且存在预装密封件脱落的隐患，为了至少部分地解决前述的技术问题，提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型设计的液流电池电堆可以至少部分地解决上面的问题。

本实用新型的目的在于提供一种液流电池电堆，包括端板框体以及夹持处于所述端板框体两侧的外端板、电池单元，其中，所述端板框体包括能够绝缘的板框主体，所述板框主体上具有一体成型的多个法兰管，多个所述法兰管的中心通孔贯通所述板框主体的两侧，所述外端板套装于所述法兰管上，所述电池单元上具有多个液流管道，各所述液流管道与各所述法兰管的所述中心通孔一一对应连通。

在一些实施方式中，所述法兰管的中心通孔的孔壁上具有沿着所述中心通孔的径向向内延伸凸起的限位环台。

在一些实施方式中，所述限位环台朝向所述外端板的一侧设有溢胶槽，所述溢胶槽沿着所述限位环台的周向延伸。

在一些实施方式中，所述限位环台朝向所述电池单元的一侧设有多个加强筋，多个所述加强筋沿着所述限位环台的周向间隔设置，且所述加强筋与所述中心通孔的孔壁连接。

在一些实施方式中，所述电池单元包括单电池组以及叠装于所述单电池组的第一侧的第一双极板、端电极及第一集流板，所述第一双极板、端电极及第一集流板沿着远离所述单电池组的方向依次叠装，所述板框主体朝向所述电池单元的侧面上构造有第一凹槽以及环行设置于所述第一凹槽的四周的第二凹槽，所述第二凹槽、所述第一凹槽沿着远离所述电池单元的方向依次设置，所述端电极及第一集流板处于所述第一凹槽内，所述第一双极板处于所述第二凹槽内。

在一些实施方式中，所述板框主体朝向所述电池单元的侧面上还构造有多圈第一密封环槽，所述第一密封环槽设置在所述第二凹槽的槽壁面上且环绕所述第一凹槽。

在一些实施方式中，所述板框主体朝向所述电池单元的侧面上还构造有多圈第二密封环槽，所述第二密封环槽环绕所述法兰管的所述中心通孔设置。

在一些实施方式中，所述电池单元还包括叠装于所述单电池组的第二侧的第二双极板、分区电极及第二集流板，所述第二双极板、分区电极及第二集流板沿着远离所述单电池组的方向依次叠装，所述液流电池电堆至少包含两个所述电池单元，两个所述电池单元之间夹持有分区框体，所述分区框体的相对两侧侧面上分别构造有与多个所述液流管道一一对应的盲孔、用于容置所述分区电极及第二集流板的第三凹槽、用于容置所述第二双极板的第四凹槽。

在一些实施方式中，所述分区框体的相对两侧侧面上还构造有多圈第三密封环槽，所述第三密封环槽设置在所述第四凹槽的槽壁面上且环绕所述第三凹槽。

在一些实施方式中，所述分区框体的相对两侧侧面上还构造有多圈第四密封环槽，所述第四密封环槽环绕所述盲孔设置。

本实用新型的液流电池电堆，端板框体兼具绝缘支撑、实现内外电解液的连通作用，减少了装配零部件的数量、优化BOM结构，使相关技术中组装关系的法兰、端框以及绝缘板设计为一个整体，大幅降低材料成本，减少部件的预装工序，提升总装效率，有效降低多个零部件装配时各部件之间的密封处理所增加的工作量，同时由于端板框体为一体成型，电堆结构更加紧凑，电堆的厚度及重量也得到降低，且减少了电堆的密封位置，降低电堆漏液的风险。

附图说明

图1是本实用新型的液流电池电堆的结构分解图(左侧部分)。

图2是本实用新型的液流电池电堆的结构分解图(右侧部分)。

图3为图1中的端板框体的立体结构示意图(朝向外端板的一侧侧面)。

图4为图3中的局部部位放大结构示意图。

图5为图1中的端板框体的立体结构示意图(朝向电池单元的一侧侧面)。

图6为图1中的分区框体的立体结构示意图(其两个侧面的结构镜像相同)

图中：1、端板框体；11、板框主体；12、法兰管；121、限位环台；122、溢胶槽；123、加强筋；131、第一凹槽；132、第二凹槽；141、第一密封环槽；142、第二密封环槽；2、外端板；30、液流管道；31、单电池组；32、第一双极板；33、端电极；34、第一集流板；35、第二双极板；36、分区电极；37、第二集流板；4、分区框体；41、盲孔；42、第三凹槽；43、第四凹槽；44、第三密封环槽；45、第四密封环槽；5、螺栓紧固件。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。

下例所描述的实施例是本实用新型的液流电池电堆，本例仅是本实用新型的一部分实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此。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它实施例，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

结合参见图1至图6，根据本实用新型的实施例，提供一种液流电池电堆，包括端板框体1以及夹持处于端板框体1两侧的外端板2、电池单元，其中，端板框体1包括能够绝缘的板框主体11，板框主体11上具有一体成型的多个法兰管12，多个法兰管12的中心通孔贯通板框主体11的两侧，外端板2套装于法兰管12上，电池单元上具有多个液流管道30，法兰管12用于将外部电解液管道与前述的液流管道30连通，各液流管道30与各法兰管12的中心通孔一一对应连通，前述的板框主体11整体绝缘。该技术方案中，法兰管12一体成型于板框主体11上，两者无需装配，同时，板框主体11自身即具有绝缘性能，而无需单独设置相应的绝缘板，也即，本实用新型中的端板框体1兼具绝缘支撑、实现内外电解液的连通作用，减少了装配零部件的数量、优化BOM(Billof Material，物料清单)结构，使相关技术中组装关系的法兰、端框以及绝缘板设计为一个整体，大幅降低材料成本，减少部件的预装工序，提升总装效率，有效降低多个零部件装配时各部件之间的密封处理所增加的工作量，同时由于端板框体1为一体成型，电堆结构更加紧凑，电堆的厚度及重量也得到降低，且减少了电堆的密封位置，降低电堆漏液的风险。

具体参见图4所示，法兰管12的中心通孔的孔壁上具有沿着中心通孔的径向向内延伸凸起的限位环台121，外部电解液管插装于该法兰管12的中心通孔内，外部电解液管的自由端端面的插入深度将受限于该限位环台121，因此使电堆的组装更加便利。

为了能够提升外部电解液管与法兰管12的连接密封性，在电解液管与限位环台121的接触面上设置相应的密封胶，而过量的密封胶容易进入中心通孔内进而污染电解液，为了杜绝这一不利现象的发生，在一个优选的实施例中，限位环台121朝向外端板2的一侧设有溢胶槽122，溢胶槽122沿着限位环台121的周向延伸，如此，当密封胶用量偏大时，多余的密封胶可以被容置于该溢胶槽122内。

在一个优选的实施例中，限位环台121朝向电池单元的一侧设有多个加强筋123，多个加强筋123沿着限位环台121的周向间隔设置，且加强筋123与中心通孔的孔壁连接，能够对限位环台121的轴向形成可靠支撑，抵抗外部电解液管插装带来的施力冲击，同时还能够提升法兰管11的结构强度，防止法兰管11的断裂。进一步而言，多个加强筋123等间距的设置，有利于对限位环台121的周向均匀的承力。为了提升板框主体11的整体结构强度，在板框主体11朝向外端板2的一侧且处于法兰管11的设置区域之外的侧面上设置有横纵设置的筋条(图中未标引)。

结合参见图1、图2及图5所示，电池单元包括单电池组31以及叠装于单电池组31的第一侧的第一双极板32、端电极33及第一集流板34，第一双极板32、端电极33及第一集流板34沿着远离单电池组31的方向依次叠装，板框主体11朝向电池单元的侧面上构造有第一凹槽131以及环行设置于第一凹槽131的四周的第二凹槽132，第二凹槽132、第一凹槽131沿着远离电池单元的方向依次设置，端电极33及第一集流板34处于第一凹槽131内，第一双极板32处于第二凹槽132内，具体而言，第一凹槽131处于第二凹槽132的覆盖范围内，且第一凹槽131的槽深大于第二凹槽132的槽深，如此，本实用新型中的板框主体11还作为第一双极板32、端电极33及第一集流板34三者的组装载体，板框主体11与单电池组31对前述的三者形成轴向上的可靠夹持，保证了第一双极板32、端电极33及第一集流板34的位置可靠稳定，简化电堆的结构设计。

再次参见图5所示，板框主体11朝向电池单元的侧面上还构造有多圈第一密封环槽141，第一密封环槽141设置在第二凹槽132的槽壁面上且环绕第一凹槽131；板框主体11朝向电池单元的侧面上还构造有多圈第二密封环槽142，第二密封环槽142环绕法兰管12的中心通孔设置，前述的第一密封环槽141以及第二密封环槽142内皆装设形状匹配的密封圈或者密封胶，从而实现板框主体11与单电池组31的组装配合位置的密封性，其中第一密封环槽141处的密封结构能够防止空气中的水蒸气等进入到第一凹槽131内，造成对第一集流板34及端电极33的破坏；第二密封环槽142处的密封结构则能够防止中心通孔内的电解液泄漏，造成电堆漏液，降低电堆性能。

结合参见图1、图2及图6所示，电池单元还包括叠装于单电池组31的第二侧的第二双极板35、分区电极36及第二集流板37，第二双极板35、分区电极36及第二集流板37沿着远离单电池组31的方向依次叠装，液流电池电堆至少包含两个电池单元，两个电池单元之间夹持有分区框体4，分区框体4的相对两侧侧面上分别构造有与多个液流管道30一一对应的盲孔41、用于容置分区电极36及第二集流板37的第三凹槽42、用于容置第二双极板35的第四凹槽43，前述分区框体4的两侧结构完全镜像对称。该技术方案中，分区框体4兼容了相关技术中的分区框、分区板、分区框三个物料的功能，同时避免了分区框、分区板、分区框之间的密封问题、减少了预装及组装工序，大幅降低了材料成本及人工成本，减少的电堆物料、并且优化了BOM结构，也能够进一步减小电堆的厚度。

在一些实施方式中，分区框体4的相对两侧侧面上还构造有多圈第三密封环槽44，第三密封环槽44设置在第四凹槽43的槽壁面上且环绕第三凹槽42；分区框体4的相对两侧侧面上还构造有多圈第四密封环槽45，第四密封环槽45环绕盲孔41设置。前述的第三密封环槽44以及第四密封环槽45内皆装设形状匹配的密封圈或者密封胶，从而实现分区框体4与单电池组31的组装配合位置的密封性，其中第三密封环槽44处的密封结构能够防止空气中的水蒸气等进入到第三凹槽42内，造成对造成对第二集流板37及分区电极36的破坏；第四密封环槽45处的密封结构则能够防止盲孔内的电解液泄漏，造成电堆漏液，降低电堆性能。

前述的端板框体1以及分区框体4皆可以采用一体注塑的方式制作。

作为一个具体的实施例，结合参见图1及图2所示，且参见图1所示的方位，本实用新型的液流电池电堆由左至右依次包括叠装的外端板2、端板框体1、第一集流板34、端电极33、第一双极板32、单电池组31、第二双极板35、分区电极36、第二集流板37、分区框体4、第二集流板37、分区电极36、第二双极板35、单电池组31、第一双极板32、端电极33、第一集流板34、端板框体1、外端板2，前述各个部件通过螺栓紧固件5由左向右叠装紧固为一个整体。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液流电池电堆，其特征在于，包括端板框体(1)以及夹持处于所述端板框体(1)两侧的外端板(2)、电池单元，其中，所述端板框体(1)包括能够绝缘的板框主体(11)，所述板框主体(11)上具有一体成型的多个法兰管(12)，多个所述法兰管(12)的中心通孔贯通所述板框主体(11)的两侧，所述外端板(2)套装于所述法兰管(12)上，所述电池单元上具有多个液流管道(30)，各所述液流管道(30)与各所述法兰管(12)的所述中心通孔一一对应连通。

2.根据权利要求1所述的液流电池电堆，其特征在于，所述法兰管(12)的中心通孔的孔壁上具有沿着所述中心通孔的径向向内延伸凸起的限位环台(121)。

3.根据权利要求2所述的液流电池电堆，其特征在于，所述限位环台(121)朝向所述外端板(2)的一侧设有溢胶槽(122)，所述溢胶槽(122)沿着所述限位环台(121)的周向延伸。

4.根据权利要求3所述的液流电池电堆，其特征在于，所述限位环台(121)朝向所述电池单元的一侧设有多个加强筋(123)，多个所述加强筋(123)沿着所述限位环台(121)的周向间隔设置，且所述加强筋(123)与所述中心通孔的孔壁连接。

5.根据权利要求1所述的液流电池电堆，其特征在于，所述电池单元包括单电池组(31)以及叠装于所述单电池组(31)的第一侧的第一双极板(32)、端电极(33)及第一集流板(34)，所述第一双极板(32)、端电极(33)及第一集流板(34)沿着远离所述单电池组(31)的方向依次叠装，所述板框主体(11)朝向所述电池单元的侧面上构造有第一凹槽(131)以及环行设置于所述第一凹槽(131)的四周的第二凹槽(132)，所述第二凹槽(132)、所述第一凹槽(131)沿着远离所述电池单元的方向依次设置，所述端电极(33)及第一集流板(34)处于所述第一凹槽(131)内，所述第一双极板(32)处于所述第二凹槽(132)内。

6.根据权利要求5所述的液流电池电堆，其特征在于，所述板框主体(11)朝向所述电池单元的侧面上还构造有多圈第一密封环槽(141)，所述第一密封环槽(141)设置在所述第二凹槽(132)的槽壁面上且环绕所述第一凹槽(131)。

7.根据权利要求5所述的液流电池电堆，其特征在于，所述板框主体(11)朝向所述电池单元的侧面上还构造有多圈第二密封环槽(142)，所述第二密封环槽(142)环绕所述法兰管(12)的所述中心通孔设置。

8.根据权利要求5所述的液流电池电堆，其特征在于，所述电池单元还包括叠装于所述单电池组(31)的第二侧的第二双极板(35)、分区电极(36)及第二集流板(37)，所述第二双极板(35)、分区电极(36)及第二集流板(37)沿着远离所述单电池组(31)的方向依次叠装，所述液流电池电堆至少包含两个所述电池单元，两个所述电池单元之间夹持有分区框体(4)，所述分区框体(4)的相对两侧侧面上分别构造有与多个所述液流管道(30)一一对应的盲孔(41)、用于容置所述分区电极(36)及第二集流板(37)的第三凹槽(42)、用于容置所述第二双极板(35)的第四凹槽(43)。

9.根据权利要求8所述的液流电池电堆，其特征在于，所述分区框体(4)的相对两侧侧面上还构造有多圈第三密封环槽(44)，所述第三密封环槽(44)设置在所述第四凹槽(43)的槽壁面上且环绕所述第三凹槽(42)。

10.根据权利要求8所述的液流电池电堆，其特征在于，所述分区框体(4)的相对两侧侧面上还构造有多圈第四密封环槽(45)，所述第四密封环槽(45)环绕所述盲孔(41)设置。