[发明专利]一体化顺流式锂液流电池反应器

说明书

本发明提供一种一体化顺流式锂液流电池反应器，包括电池框架、隔离窗，所述电池框架为内部中空的长方体，在长方体相对的两面A‑A₁面设有若干对容纳所述隔离窗的直通空槽，若干个所述隔离窗按照相同极性集流层相对放置的顺序依次排列插入直通空槽，构成相互交替间隔的正极反应腔和负极反应腔；在A‑A₁面构成正极反应腔的两个直通空槽之间设有正极流道槽，在A‑A₁面对应负极反应腔的位置设有负极流道槽。该电池反应器采用一体化设计，避免使用锁紧力密封固定，不会因受力不均而导致密封隐患，同时省去了端板和拉杆的重量，相对提高了电池反应器的功率重量比，且电池反应器制造简单，组装方便。

技术领域

本发明属于电化学储能电池领域，尤其涉及一种锂液流电池反应器。

背景技术

锂液流电池是最新发展起来的一种电化学电池技术，它综合了锂离子电池和液流电池的优点，是一种输出功率和储能容量彼此独立，且能量密度大、成本较低、高安全的新型二次电池。它不仅可以作为太阳能、风能发电系统的配套储能设备，还可以作为电网的调峰装置，提高输电质量，保障电网安全。

锂液流电池反应器为电能和化学能的相互转换提供场所，是锂液流电池储能系统的核心装置，对电池系统成本、电池功率、能量效率和循环寿命等性能有重要的影响。现有的液流电池反应器主要由若干部件相互层叠组成，为了保证电池反应器的密封性，层与层之间需要通过耐腐蚀粘结剂粘结，同时需在电池反应器的两端设有端板，配以拉杆和弹簧或螺丝将端板锁紧而获得所需的锁紧力，这种层叠锁紧结构存在以下问题：一、锁紧力需要同时满足反应器密封所需的力、层叠结构所需的支撑力和热胀冷缩后的补偿力，而其中一个力不能满足时均会造成密封隐患，极大地影响了电池反应器的使用寿命；二、层叠结构、端板和拉杆的重量较大，降低了电池反应器的重量比功率；三、电池组装工序复杂，且密封性差。

发明内容

为了克服目前液流电池反应器存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种一体化的锂液流电池反应器，该电池反应器通过隔离窗将内部中空的电池框架分成若干个正负间隔的腔室，每个腔室流入相应的电极悬浮液。电池反应器采用一体化设计的框架来容纳固定反应腔室，避免使用锁紧力密封固定，不会因受力不均而导致密封隐患，同时电池反应器省去了端板和拉杆的重量，相对提高了电池反应器的功率重量比，且电池反应器制造简单，组装方便。

本发明提供技术方案如下：

一体化顺流式锂液流电池反应器，包括电池框架、隔离窗，其特征在于：所述电池框架为内部中空的长方体，长方体含三组相对面A-A₁面、B-B₁面、和C-C₁面；

所述隔离窗包括“回”型窗体以及位于两片“回”型窗体之间中空处的双极性隔离层，其中双极性隔离层是由隔离层以及位于隔离层两侧且与隔离层紧密接触的多孔正极集流层和多孔负极集流层组成；在长方体相对的两面A-A₁面设有若干对容纳所述隔离窗的直通空槽，若干个所述隔离窗按照相同极性集流层相对放置的顺序依次排列插入直通空槽，构成相互交替间隔的正极反应腔和负极反应腔；所述隔离窗与C-C₁面平行；

在A-A₁面构成正极反应腔的两个直通空槽之间设有正极流道槽，正极悬浮液通过正极流道槽在正极反应腔内连续或间歇流动，在A-A₁面构成负极反应腔的两个直通空槽之间设有负极流道槽，负极悬浮液通过负极流道槽在负极反应腔内连续或间歇流动。

在A-A₁面上，所述容纳隔离窗的直通空槽与正极流道槽和负极流道槽之间距离d大于零，且直通空槽的长度L₁大于流道槽的长度L₂，目的是避免电极悬浮液之间的相互渗漏，方便于隔离窗与电池框架固定密封。