[发明专利]一种高电压大功率全钒液流电池储能模块及制造控制方法

说明书

本发明公开了一种高电压大功率全钒液流电池储能模块，包括用于存户电流的储能模块本体、用于管理储能模块充放电并进行交直流转换的储能变流器以及电池管理系统；所述储能模块本体由若干电堆模块串联而成；所述电堆模块由若干电堆先串联后再并联而成。所述储能模块本体由3个电堆模块串联而成；所述电堆模块由8个电堆四四一组串联后再进行并联而成。所述单个电堆的功率≥47KW，电压≥108.5V，使得全钒液流电池储能模块的功率≥1125KW，电压≥1300V。

技术领域

本发明涉及一种电池储能模块，尤其是一种高电压、大功率的全钒液流电池储能模块。

背景技术

钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而成电能和化学能的相互转化，实现电池的充电和放电。

目前市面上的钒液流储能系统模块最高直流电压＜1000V，使得双向储能变流器交流侧额定电压值局限在较低值，导致不能配套能效更高的升压变压器。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高电压大功率全钒液流电池储能模块及制造控制方法，其功率和电压都超过市面上现有的电池储能模块。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种高电压大功率全钒液流电池储能模块，包括用于存户电流的储能模块本体、用于管理储能模块充放电并进行交直流转换的储能变流器以及电池管理系统；所述储能模块本体由若干电堆模块串联而成；所述电堆模块由若干电堆先串联后再并联而成。

作为一种改进，所述储能模块本体由3个电堆模块串联而成；所述电堆模块由8个电堆四四一组串联后再进行并联而成。

作为一种进一步的改进，所述单个电堆的功率≥47KW，电压≥108.5V，使得全钒液流电池储能模块的功率≥1125KW，电压≥1300V。

作为另一种更进一步的改进，所述电堆由若干电堆单元堆叠而成；所述电堆单元包括离子交换膜，所述离子交换膜两侧对称设置有碳毡、导流框和双极板；所述导流框和双极板在离子交换膜两侧拼合成容纳电解液的空腔；所述流道口设置在导流框上。

作为一种改进，所述双极板由热塑性高分子材料与导电碳材料均匀混合后的复合材料制作；所述复合材料中以热塑性高分子材料为基体材料，其含量为20～50％，所述复合材料中以碳粉、石墨粉、碳纳米管为导电材料，其含量为50～80％。

作为一种改进，所述双极板的制造方法为：

将热塑性高分子材料以及碳粉、石墨粉、碳纳米管在150～250℃的温度下均匀混合；

将混合后的材料破碎成直径1～10mm的颗粒料；

将颗粒料在150～250℃的温度下挤压成板材并裁剪成双极板。

作为一种改进，所述电堆的电极为石墨毡电极；所述石墨毡电极表面附着有金属阳离子。

本发明还提供一种高电压大功率全钒液流电池储能模块的制造方法，包括：

制造电堆，包括：制造电堆单元；将若干电堆单元焊接堆叠；将电堆单元端面镗铣平整；对电堆进行封装；进行气密性检测；进行整体封装；进行性能检测；

将电堆组装成电堆模块；

将电堆模块串联成电池模块本体；

将电池模块本体、储能变流器、电池管理系统组装成电堆模块。

作为一种改进，所述将电堆组装成电堆模块包括：