[发明专利]一种新型液流电池电堆设计与装置

权利要求书

1.一种新型液流电池的电堆设计与装置，其特征是：包括液流框(1)，隔离膜(2)，碳极板(3)，正极板(4)，正极端板(5)，负极板(6)，负极端板(7)，盖板(8)，接头(9)，密封垫圈(10)，紧固件(11)；其中液流框(1)与隔离膜(2)组合焊接，构成隔离板(12)；液流框(1)与碳极板(3)组合焊接，构成双极板(13)；正极板(4)与正极端板(5)组合焊接，构成终端正极板(14)；负极板(6)与负极端板(7)组合焊接，构成终端负极板(15)；正负终端极板之间，多个双极隔离板(12)与板(13)依次交叉叠加，隔离板的数量与电池单元的数量相同，正负终端极板的外侧分别加装一块盖板(8)，在进出口装入接头(9)以及密封垫圈(10)后，安装紧固件(11)，在紧固外力作用下，电堆通过位于液流框(1)、正极端板(5)以及负极端板(7)表面的“W”密封筋条，完成电堆的整体密封；本发明采用独特的液流框设计，使得电解液均流效果更佳，系统零部件种类和数量大幅减少，模具数量更少，结构更加简单；独特的终端电极设计以及合理的密封筋条设计，使得电堆密封可靠性显著提高；特殊的紧固点设计，大大提高盖板受力均匀度，节省紧固用力。

2.根据权利1所述，液流框(1)设计，包括进口(16)，流道(17)，扩流口(18)，出口(19)，隔离筋条(20)，“W”密封筋条(21)，紧固螺栓孔(22)，焊接平台(23)。

3.根据权利2所述，液流框(1)的进口(16)、出口(19)处分别采用三种处理方式：一是增加过滤筛(16-1)，避免了大颗粒杂质进入流道，引起流道堵塞；二是采用密封台阶(16-2)设计，有效防止正负极电解液串液，导致严重自放电；三是提出变截面喇叭口(16-3)设计，同等静压下，显著提高了电解液供应量，更利于电池单元之间的流量均衡。

4.根据权利2所述，为提高电解液在电池内部的均流效果，本发明在扩流口(18)的内部增加过流凸台，通过改变扩流截面，实现扩流出口断面流速的一致性。

5.根据权利2所述，“W”密封筋条(20)采用双层设计：内层筋条位于进口(16)、流道(17)、扩流口(18)以及焊接平台(23)的周围；外层筋条沿液流框(1)的内边界布置，正面和背面筋条的位置相同，形状相反，正面为“凹”型结构，反面为“凸”型结构。

6.根据权利2所述，紧固螺栓孔(22)分布在内外密封条之间以及扩流口外部。

7.根据权利1所述，液流框(1)有两个作用：作为隔离模框，与隔离膜(2)焊接，构成隔离板(12)；作为极板框，与碳极板(3)焊接，构成双极板(13)；焊接路线沿焊接平台(23)的中心线设置。

8.根据权利1所述，终端正极板(14)是由正极板(4)与正极端板(5)通过热压或激光焊接方式装配焊接，焊接线位于正极端板(5)的背面，详见附图8；负极板(6)与终端负极板(7)组合焊接为终端负极板(15)，焊接线位于负极端板的正面交叠区域，负极板边缘采用台阶设计，防止负极板(6)径向受力时焊接面开裂，导致焊接面开裂漏液；以上焊接线为圆形或者方形的封闭线路，焊接线可为1道或多道。

9.根据权利1所述，终端正极板(14)或终端负极板(15)与背板(8)、接头(9)、密封垫圈(10)的装配；接头(9)内凸台与终端正极板(14)或终端负极板(15)的出口对接，中间压入密封垫圈(9)，同时内凸台沉于背板(8)的凹槽，接头(9)尾管穿过背板(8)的通孔，以上零部件在紧固件(11)的作用下合为一体。