[发明专利]一种液流电池用液流框及其单电池

说明书

技术领域

本发明属于液流电池技术领域，尤其涉及一种液流电池用液流框及其单电池。

背景技术

国家的“十三五”规划提出：推进能源革命，加强储能建设。液相流体储能电池，简称液流电池，是一种高效可靠的能量储存设备，充电时可以将电能储存在电解质溶液中，放电时可以将储存的能量释放出来。作为新一代智能电网核心技术之一，液流电池的应用可以实现风电、光伏电力输出的连续和稳定，也可以平衡传统电网的电力供给与负载运行，有效地改善电能的质量并提高利用率。与其他的能量储存技术相比，液流电池的能量密度和转化效率高，而且其充放电反应迅捷。

电池堆作为液流电池储能系统中的核心部件，直接决定系统的充放电性能，以及系统运行的稳定性、可靠性、运行寿命和运行成本等。电池堆主要是由两对及以上的单电池组成，每对单电池由正负电极、电解质隔离膜、导电双极板和正负极液流框构成。同时，液流框又作为单电池的核心零件，承接着支撑电极和导电双极板，以及实现电解液的密封、均流等作用。

现有液流电池用液流框专利技术中，首先，暂无长期工作温度大于70℃液流框；其次，电极两侧的液流框之间存在内漏现象，导致部分电解液不经过电极，也称电极内漏，同时电解液均流效果差，直接影响电堆各项性能，甚至导致局部过热烧坏隔离膜、导电塑料板和电极，进而损坏电堆，宏观上影响系统的整体性能和运营成本；再次，液流框与液流框之间直接接触，对夹在液流框之间的隔离膜存在过压现象，容易对其造成直接损伤或者疲劳损伤；另外，液流框未设置导电双极板对外抽头，无法采集电堆各单电池的电压。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种液流电池用液流框及其单电池。

本发明第一个方面是提供了一种液流电池用液流框，液流框材料采用CPVC氯化聚氯乙烯、PP加玻纤、CPVC加PVC聚氯乙烯混料，可用于长期工作温度为-20℃～80℃条件下，以上混料比例不受限。单电池采用负极液流框和正极液流框组合结构，均流通道采用“八”字形结构，具有性能高、均流性好、无内外漏、保护隔离膜无损伤、能够采集单池电压等优点，同时加工或者注塑简单，便于安装，抗震性强。

本发明第二个方面是提供了一种采用所述液流电池用液流框的单电池，液流框和隔离膜盖板均采用比例不受限的CPVC、PP加玻纤或者CPVC加PVC混料材质，可长期工作于-20℃～80℃的温度条件下；均流通道采用八字形结构，内设流道口和挡台，以及均流槽，均流一致性大于99％；采用隔离膜盖板，将液流框上的均流通道特征内置本体内，起到保护隔离膜作用；通过设置的隔离膜安装槽，有效保护了隔离膜不受损伤；设有导电双极板抽头槽，外界能够采集各单电池电压；设有防止液流框之间内漏的密封槽，防止电解液不过电极；设有定位孔，有效减小液流框之间错位，减小剪切力，提高电堆性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种液流电池用液流框，包括正极液流框和负极液流框，所述正极液流框的正面四角分别布置有两处呈中心对称的正极共享流道和两处呈中心对称的负极共享流道；所述正极液流框的反面和所述负极液流框的正面分别左右中心对称布置有隔离膜盖板槽，所述隔离膜盖板槽内依次布置有第一翻转孔、二级限流通道和八字形均流通道、均流挡台和均流槽；所述正极共享流道和所述负极共享流道分别通过所述第一翻转孔、二级限流通道、八字形均流通道和均流槽连通电极槽。

进一步地，所述正极液流框和负极液流框四角轴对称布置有定位孔。

进一步地，所述隔离膜盖板槽和电极槽四周布置有隔离膜密封槽和内漏槽，所述内漏槽呈轴对称布置在所述隔离膜密封槽上以防止液流框之间产生内漏，所述的内漏槽布置间距20～200mm，数量不受限制。

进一步地，所述电极槽周边的液流框上布置有导电双极板槽和双极板抽头槽，所述双极板抽头槽与所述导电双极板槽连通。

进一步地，所述正极共享流道和所述负极共享流道分别由依次连通的电解液共享通道、蛇形限流通道和第二翻转孔组成；以及围绕所述电解液共享通道、蛇形限流通道和第二翻转孔四周布置有限流通道密封槽。