[实用新型]微流控液流储能单电池及电池堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种储能电池，更具体地说，它涉及一种具有微流控结构的液流储能电池，它不仅涉及一种单电池而且还涉及由单电池所组成的电池堆。

背景技术

液流储能电池具有能量转换效率高、使用寿命长、容量可根据优化要求调解、环保、安全等优点，是风能、太阳能等可再生能源和电能削峰、填谷等规模化储能最有发展前景的方法之一。

然而，目前液流储能电池仍存在一些技术问题，例如，电池运行的电流密度低。目前，液流储能电池运行的工作电流密度较低(＜100mA/cm2)，仅为质子交换膜燃料电池工作电流密度的十分之一，造成电池模块体积大，材料需求量大，成本攀高。这主要与电对反应活性、电极极板材料的活性与导电性、离子交换膜的离子传导性和电解液传质能力有关。另外，在电池的规模放大过程中电解液分配的不均匀性越加严重，公用管道中内漏电电流损失增大等。这都会造成电池性能的降低，因而工作电流密度偏低。

另外，电池系统成本较高。液流储能电池关键材料和部件还未实现批量化制备，因此目前生产成本较高。尤其是国内离子交换膜技术还未突破，通常使用的杜邦公司商业化的Nafion膜价格昂贵，成为制约液流储能电池实用化的瓶颈。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的工作电流密度偏低与生产成本较高等问题，提供了一种采用微流控技术的液流储能单电池及由采用微流控技术的液流储能单电池所组成的电池堆。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的单电池主要由单电池电极、正极电解液、负极电解液、单电池上封盖层、单电池上衬垫层、单电池流道层、单电池下衬垫层和单电池下封盖层组成。

所述的单电池上封盖层、单电池上衬垫层、单电池流道层、单电池下衬垫层和单电池下封盖层皆为长方形的板类结构件，它们依次压紧粘合连接成一体。

所述的单电池的四角处设置有孔径相同的单电池正极电解液入口、单电池负极电解液入口、单电池正极电解液出口与单电池负极电解液出口。单电池流道层上设置有单电池微流道，单电池微流道中设置有单电池电极，单电池微流道的一端和单电池正极电解液入口与单电池负极电解液入口连通，单电池微流道的另一端和单电池正极电解液出口与单电池负极电解液出口连通。正极电解液与负极电解液通过单电池正极电解液入口、单电池负极电解液入口、单电池正极电解液出口与单电池负极电解液出口充满单电池微流道。

技术方案中所述的单电池微流道呈双Y型，单电池微流道以单电池流道层的横向对称线对称地设置在单电池流道层上，单电池微流道是由处于单电池微流道中部的直流道和处于单电池微流道两端的呈叉形的辅助流道组成。单电池微流道中直流道和呈叉形的辅助流道连通，单电池微流道一端的呈叉形的辅助流道和单电池上的单电池正极电解液入口与单电池负极电解液入口连通，单电池微流道另一端的呈叉形的辅助流道和单电池上的单电池正极电解液出口与单电池负极电解液出口连通；所述的单电池微流道的直流道长为15-20mm，宽为1-2mm，厚度为0.2-1mm。单电池微流道中的直流道两侧各装有单电池电极；

一种采用微流控液流储能单电池组成的电池堆。所述的电池堆主要由单电池电极、正极电解液、负极电解液、电池堆上封盖层、电池堆第一衬垫层、电池堆第一流道层、电池堆第二衬垫层、电池堆第二流道层和电池堆下封盖层组成。

所述的电池堆上封盖层、电池堆第一衬垫层、电池堆第一流道层、电池堆第二衬垫层、电池堆第二流道层和电池堆下封盖层皆为长方形的板类结构件，它们依次压紧粘合连接成一体。

所述的电池堆的中部设置有电池堆正极电解液入口、电池堆负极电解液入口、电池堆正极电解液出口与电池堆负极电解液出口。电池堆第二流道层上并列设置4个所述的单电池微流道，单电池微流道中的单电池电极实现串联，4个所述的单电池微流道通过电池堆第二衬垫层、电池堆第一流道层、电池堆第一衬垫层与电池堆上封盖层和电池堆的电池堆正极电解液入口、电池堆负极电解液入口、电池堆正极电解液出口与电池堆负极电解液出口连通。