[发明专利]集流板及包括其的液流电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及钒电池领域，具体涉及一种集流板及包括其的液流电池堆。

背景技术

全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长、能量转化效率、安全性好和环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。

全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V⁴⁺/V⁵⁺和V²⁺/V³⁺作为电池的正负极氧化还原对，将正负极电解液分别储存于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在整个全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中传统的单片电池通常的组成如图1所示。1’为液流框，2’为集流板，3’为电极，4’为隔膜，各组件组成单体电池，通过N个单体电池的堆叠组成电池堆5’。

现有的液流电池堆中，通常存在以下问题，其一，由于使用液流框部件来完成电池堆的装配及结构支撑，集流板与液流框之间需要大量的密封设计，增大了电池堆的密封难度，使得包含此结构的液流电池通常因密封失效而造成效率或寿命的降低；其二，使用这种结构的电池堆通常采用并行液流的方式，旁路电流损耗较大，大大降低了液流电池系统的效率。

发明内容

本发明旨在提供一种集流板及包括其的液流电池堆，以解决现有技术中液流电池堆密封结构设计复杂、密封难度大的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种集流板，包括设置在集流板上的进液口及出液口，还包括：凹槽，设置在集流板的一侧，该凹槽用以容纳电极并与电极相适配。

进一步地，在集流板的另一侧设置凹槽。

进一步地，凹槽的深度小于对应设置在凹槽内的电极的厚度。

进一步地，还包括迂回液流道，迂回液流道的一端连通集流板上的进液口或出液口，另一端与位于凹槽内的电极连通。

进一步地，迂回液流道内壁上涂覆有高分子材料绝缘层。

根据本发明的另一方面，提供了一种液流电池堆，包括集流板、电极以及离子交换膜，集流板为上述任一种集流板；电极设置在集流板的凹槽内。

进一步地，还包括密封部件，密封部件沿集流板的外周侧设置，用于将相邻的两个集流板之间密封。

进一步地，还包括设置在集流板的进液口和与进液口对应设置的出液口的外周侧的密封部件。

本发明的集流板设置有容纳电极的凹槽，兼具了液流框的功能，使得在整个液流电池堆的设计中省去了液流框，从而避免了集流板与液流框之间的大量而复杂的密封设计，减小了密封部件的应用及设计的复杂性，使得电池堆的结构紧凑简单。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中全钒氧化还原液流电池的结构示意图；

图2a示出了根据本发明典型实施例的集流板的正极侧结构示意图；

图2b示出了根据本发明典型实施例的集流板的负极侧结构示意图；

图3示出了根据本发明典型实施例的集流板与电极装配后的截面结构示意图；

图4a示出了根据本发明典型实施例的刻有迂回液流道的集流板正极侧结构示意图；

图4b示出了根据本发明典型实施例的刻有迂回液流道的集流板负极侧结构示意图；以及

图5示出了根据本发明典型实施例的单片电池结构示意图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。