[发明专利]液流电池和液流电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体地，涉及一种液流电池和液流电池堆。

背景技术

如图1和图2所示，现有技术中的液流电池包括第一双极板10’、第二双极板20’、两个液流框40’、两个电极50’和离子交换膜60’，离子交换膜60’夹持在两个电极50’之间，两个电极50’分别嵌设在两个液流框40’的空腔内，且两个液流框40’夹持在第一双极板10’与第二双极板20’之间。当多个上述结构的液流电池依次叠放设置并装配时，形成液流电池堆。

现有技术中的第一双极板10’、第二双极板20’、两个电极50’和离子交换膜60’均为平面型结构。在液流电池堆的组装压力作用下，第一双极板10’和第二双极板20’与两个电极50’紧密接触，且两个电极50’与离子交换膜60’紧密贴合。两个电极50’是电解液进行充、放电反应的场所，电极50’的面积决定了液流电池堆的输出电流和功率密度，离子交换膜60’作为液流电池堆的内阻的主要来源，对液流电池堆的电压效率和能量效率具有重要影响。

现有技术中，两个电极50’和离子交换膜60’的面积有限，导致液流电池中的充放电反应面积有限、有效离子交换面积小，液流电池充放电电流密度偏低、内阻大，制约了液流电池堆效率和功率的提升。

发明内容

本发明旨在提供一种液流电池和液流电池堆，以解决现有技术的液流电池的效率和功率难以提高的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种液流电池，包括第一双极板、第二双极板、两个液流框、两个电极和离子交换膜，离子交换膜夹持在两个电极之间，两个电极分别嵌设在两个液流框的空腔内，第一双极板和第二双极板的彼此相对的集流表面之间形成反应空间，第一双极板的集流表面包括第一凹部，第二双极板的集流表面包括与第一凹部配合的第一凸部，两个电极和离子交换膜在第一双极板和第二双极板之间形成与反应空间形状相适应的凹凸结构。

进一步地，第一凹部为条形，第一凹部的两端在第一双极板的集流表面上延伸到第一双极板的边沿。

进一步地，第一凹部为多个，多个第一凹部相间隔地设置。

进一步地，第一凹部具有U形或V形截面。

进一步地，第一凹部为块状，且第一凹部为多个，多个第一凹部沿第一方向和第二方向相间隔地设置，第一方向与第二方向之间具有夹角。

进一步地，第一双极板的集流表面还包括第二凸部，第二双极板的集流表面还包括与第二凸部配合的第二凹部。

进一步地，第一凹部和第二凸部均为块状，且第一凹部和第二凸部均为多个，且第二凸部与第一凹部相间隔地设置，多个第一凹部与多个第二凸部沿第一方向和第二方向依次交替设置，第一方向与第二方向之间具有夹角。

进一步地，第一凹部和第二凸部均为块状，且第一凹部和第二凸部均为多个，多个第一凹部分为多组，且同一组中的第一凹部沿第一方向相间隔地设置，多个第二凸部分为多组，且同一组中的第二凸部沿第一方向相间隔地设置，且多组第一凹部与多组第二凸部沿第二方向依次交替设置，第一方向与第二方向之间具有夹角。

进一步地，夹角为90度。

进一步地，第一凹部和第一凸部、第二凸部和第二凹部为圆柱形、或半球形、或长方体形。

进一步地，第一双极板的集流表面还包括间隔设置的多个第一电解液导流槽，且至少部分第一电解液导流槽设置在第一凹部的位置处；和/或第二双极板的集流表面还包括间隔设置的多个第二电解液导流槽，且至少部分第二电解液导流槽设置在第一凸部的位置处。

根据本发明的另一个方面，提供了一种液流电池堆，包括多个液流电池，液流电池是上述的液流电池。

本发明中的第一双极板和第二双极板的彼此相对的集流表面之间形成反应空间，第一双极板的集流表面包括第一凹部，第二双极板的集流表面包括与第一凹部配合的第一凸部，两个电极和离子交换膜在第一双极板和第二双极板之间形成与反应空间形状相适应的凹凸结构，因而增加了电极与离子交换膜的面积，减小了液流电池的内阻、增加了液流电池的电流密度，可达到提高液流电池的效率和功率的目的。同时，本发明中的液流电池具有结构简单、制造成本低的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的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示意性示出了现有技术中的液流电池的结构示意图；

图2示意性示出了现有技术中的液流电池的剖视图；