[发明专利]集流板和包括该集流板的双极集流板、单电池和液流电池

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池领域，尤其涉及一种集流板和包括该集流板的双极集流板、单电池和液流电池。

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，能量转化效率高，安全性好，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。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。

全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V²⁺/V³⁺和V⁴⁺/V⁵⁺作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，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，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，传统的单片液流电池的组成如图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’。

现有的液流电池堆一般采用并行液流的方式，旁路电流损耗较大，大大降低液流电池系统的库仑效率。

发明内容

本发明提供了一种集流板和包括该集流板的双极集流板、单电池和液流电池，用于解决现有技术中的液流电池的旁路电流损耗大，液流电池系统的能量效率低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种集流板，该集流板包括：电极容纳部，位于集流板的一侧，用于放置多孔电极；液体流通部，位于集流板远离电极容纳部的一侧，液体流通部具有进液流道和/或出液流道，进液流道的一端通过进液主管道与电解液进口相连通，另一端与多孔电极相连接，出液流道的一端通过出液主管道与电解液出口相连通，另一端与多孔电极相连接。

进一步地，上述进液流道和出液流道为迂回流道或直流道。

进一步地，上述集流板还包括：进液孔洞，位于进液流道的末端，且两端刻穿，进液孔洞与多孔电极通过并行的进液短流道相连；出液孔洞，位于出液流道的始端，且两端刻穿，出液孔洞与多孔电极通过并行的出液短流道相连。

进一步地，上述进液流道和出液流道的内壁涂覆高分子绝缘材料。

进一步地，上述高分子绝缘材料是耐酸性热塑性材料或热固性材料，其中，耐酸性热塑性材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚氯乙烯；热固性材料是环氧树脂。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种双极集流板，包括密封件和两个本发明的集流板，两个集流板分别为一个正极集流板和一个负极集流板，正极集流板和负极集流板的液体流通部的一侧相靠组成双极集流板，其中，密封件设置在正极集流板和负极集流板的主液流管道连接处。

进一步地，上述液体流通部在与其紧邻的集流板上形成的镜像区域的表面涂覆有高分子绝缘材料。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种单电池，包括正极多孔电极、负极多孔电极、离子交换膜、正极集流板和负极集流板，其中，正极集流板和负极集流板为本发明的集流板。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种液流电池，包括一个或多个本发明的集流板。

在本发明的集流板的一侧设有电极容纳部，可以将多孔电极安装在集流板的内部，避免了电解液由液流框流入多孔电极内部造成的旁路损耗，并且改善了集流板和多孔电极之间的密封性；集流板的远离电极容纳部的一侧设设置液体流通部，当电解液在液体流通部中的流道中流通时，提供了额外的旁路电流电阻，减少了旁路电流损耗；包含该集流板的单电池和液流电池，结构更加简单、紧凑，密封方便可靠，液流电池的能量效率得到提高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：

图1示出了现有技术中常用的单片电池及电池堆组装示意图；

图2示出了根据本发明的集流板的截面结构及电解液流向示意图；

图3示出了根据本发明一种实施例的双极集流板的截面结构示意图；

图4a示出了图3所示的双极集流板的正极液体流通部结构示意图；