[实用新型]一种一体式锌镍单液流电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型液流电池的方法和装置，特别涉及到一种一体式锌镍单液流电池的方法和装置，属于化工领域，可广泛应用于电子工业、交通运输、电力、矿冶等领域。

背景技术

液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置，具有规模大、寿命长、成本低无毒无害环境友好等特点，适合于在非并网风力发电、太阳能发电等场合中作为大规模电能储存和高效转化设备使用。

与通常的全钒液流电池不同，中国发明专利(公开号CN101127393A)提出了一种新型的锌镍单液流电池，该电池采用烧结镍为正极，沉积锌为负极，含锌的碱性溶液为单一电解液，电极之间没有隔膜，具有制造工艺简单、成本低、循环寿命高等优点。但该发明中，电池采用通常的液流电池或燃料电池的夹层式结构时，电堆通过电极板上的螺杆与螺母夹紧固定，因此漏液现象难以避免。此外，从负极脱落的沉积锌易在电堆底部累积，堵塞溶液流道，电堆的清理维护较为困难。

本实用新型则采用一体式结构，没有外部储液罐，电堆及电解液均处于壳体之中，彻底解决了电堆中的漏液问题，同时，有效避免了多次充放电过程中从负极脱落的沉积锌在电堆底部不断累积，造成电堆内部流道堵塞、正负电极短接等问题。该电池制造工艺简单，具有防漏液、防堵塞、易维护、成本低等优点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、防漏液、防堵塞、易维护的一体式单液流电池的方法和装置。

本实用新型电池包括20～100节电池单体互联成的电堆1、壳体2、电解液3以及外部的液泵4和管道5；电堆1及电解液3均处于壳体2之中，电解液3在液泵4推动下通过管道5在壳体2和电堆1之间不断流动；电堆1放置在电堆架6上，通过隔板7固定在壳体2之中，电堆1的正、负电极与壳体2顶部对应的正极极柱8、负极极柱9相连；隔板7底部略低于电堆1底部，其顶部略高于电堆1顶部，使电堆1完全浸入电解液3中；壳体2内部，在隔板7的外侧有引液槽11和混流室12，引液槽11与混流室12通过分液隔板13完全隔离，电解液3出口位于引液槽11的底部，电解液3入口位于混流室12顶部；混流室12的两侧分布3～9个不完全隔离的挡板14，使电解液3在液泵4作用下进入混流室12遇到挡板14后往复折返，发生湍流，使电解液3流动趋向均匀。

本实用新型的在壳体2的顶部有安全排气阀10。

本实用新型将预先组装好的电堆1放入壳体2中，将电堆1中每个电池单体的正、负极分别与壳体2顶部对应的正、负电极极柱8焊接相连；由壳体2顶部的安全排气阀10开口注入电解液3，电解液3液面漫过隔板7，使电堆1完全浸没在电解液3中；启动液泵4，从引液槽11的底部吸取电解液3，再从混流室12的顶部泵入；电解液3进入混流室12后，遇到挡板14阻挡，经几次折返后，从电堆1底部向上流动，由电堆1顶部溢出流回引液槽11，电池进入工作状态。

本实用新型采用了一体式结构，将普通液流电池的储液罐与电堆合为一体，克服了常用夹层式结构电堆工艺复杂、易漏液等缺点，具有制造工艺简单、防漏液、防堵塞、易维护、成本低等显著优点。

附图说明

图1是一体式锌镍单液流电池的结构示意图

图中：1.电堆，2.壳体，3.电解液，4.液泵，5.管道，6.电堆架，7.隔板，8.正极极柱，9.负极极柱，10.安全排气阀，11.引液槽，12.混流室，13.分液隔板，14.挡板，15.沉积锌。

具体实施方式

本实用新型电池由20节电池单体互联成的电堆1、壳体2、电解液3以及外部的液泵4和管道5组成；电堆1放置在电堆架6上，通过隔板7固定在壳体2之中，电堆1中每个电池单体的正、负极分别与壳体2顶部对应的正、负电极极柱8焊接相连；在隔板7的外侧有引液槽11和混流室12，二者通过分液隔板13完全隔离，电解液3出口位于引液槽11的底部，电解液3入口位于混流室12的顶部；混流室12的两侧分布3个不完全隔离的挡板14。

由壳体2的顶部安全排气阀开口注入电解液，电解液3液面漫过挡板7，使电堆1完全浸没在电解液3中，装上安全排气阀，电堆处于半封闭状态；启动液泵4，从引液槽11的底部吸取电解液3，再从混流室12的顶部泵入；电解液3进入混流室12后，遇到挡板14阻挡，经几次折返后，趋向均匀，从电堆1底部向上流动，穿过电堆1内部流道，由电堆1顶部溢出流回引液槽11，电池进入工作状态。

充电时，电解液3中的锌离子在负极上被还原，生成金属锌沉积；放电时，在负极上的沉积锌被氧化，发生金属锌的溶解。在充电过程中当金属锌沉积量较大时，沉积锌与电极表面结合力下降，发生脱落，由于密度较大，且受到电解液流动影响，这部分沉积锌从电堆1的流道内脱离，落到电池壳体2的底部，不影响电解液3在电堆1内部的流动。此外，由于采用了一体式结构的壳体2，电池不存在漏液的问题。