一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新能源技术领域，尤其是涉及一种用于大功率液流电池堆的双极 板板框结构。
【背景技术】
[0002] 利用风能、太阳能等可再生能源发电是人类将来利用新能源发电的最主要的方 式。由于风能、太阳能发电过程受自然因素如天气等影响，具有随机性、不连续特点，难于保 持稳定的电能输出，需要和一定规模的电能储存装置相配合，构成完整的供电系统，保证持 续稳定的电能供应。因此，开发电能转化效率高、储存容量大、经济性能好的储能系统成为 利用新能源发电的技术关键。在与各种形式的储能技术，例如蓄水储能电站、高速飞轮机械 储能、超导储能等相比较，电化学储能具有能量转化效率高，可移动性强等特点，在各类储 能技术中有独特的优势。在各种电化学储能技术中，液流电池系统具有大容量电能储存与 高效转化功能，以及使用寿命长、环保、安全的特点，易于和风能、太阳能发电相匹配，可以 大幅度降低设备造价，为新能源发电提供技术保证。用于电网系统储能，适合于中等规模厂 矿企业、宾馆饭店、政府部门的不间断电源使用，能够有效改善电网供电质量，完成电网的 "移峰填谷"作用。
[0003] 全f凡液流电池 （Vanadium Redox Battery,VRB)是一种新型化学电源，通过不同价 态的钒离子相互转化实现电能的储存与释放，使用同种钒元素组成电池系统，从原理上避 免了正负半电池间不同种类活性物质相互渗透产生的交叉污染。（图1)使用溶解在电解液 中不同价态钒离子作为电池正极和负极活性物质，正极电解液和负极电解液分开储存，从 原理上避免电池储存过程自放电现象，适合于大规模储能过程应用。正极电解液储槽B和 负极电解液储槽A通过磁力泵D为全钒液流电池的正极E和负极E提供电解液，正极E和负 极E'通过离子交换膜G隔开，为电源负载C供电。当风能、太阳能发电装置的功率超过额 定输出功率时，通过对液流电池的充电，将电能转化为化学能储存在不同价态的离子对中； 当发电装置不能满足额定输出功率时，液流电池开始放电，把储存的化学能转化为电能，保 证稳定电功率输出。由于液流电池对于风能、太阳能等可再生能源发电过程的重要意义，作 为关键技术在国内外得到普遍关注。
[0004] 全钒液流电池充电/放电运行过程，电极上将发生以下氧化还原反应。
[0005] 正极反应：
【主权项】
1. 一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，包括正极板框与负极板框，双极板 板框结构上设有流体进出孔，所述的流体进出口包括正极电解液进出孔和负极电解液进出 口，所述的双极板板框包括板框和盖板，导电双极板置于正极板框和负极板框两块板框中 间，板框的两端设有引流槽，引流槽上盖设盖板，其特征在于，所述的正极电解液进出孔和 负极电解液进出口为多进多出设置，即正极电解液进孔、正极电解液出孔、负极电解液进孔 和负极电解液出孔均至少设有2个。
2. 根据权利要求1所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，所述的双极板板框由正极板框与负极板框构成，二块板框中间放置导电双极板，导电双 极板两侧均放置石墨毡，石墨毡的厚度为装堆压缩后与板框平齐；所述的正极板框与负极 板框对称设置，正极板框旋转180度后即变为负极板框。
3. 根据权利要求1所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，所述的正极板框与负极板框的正面和反面均设有一外围密封槽，该外围密封槽设置在 板框边沿，并将双极板板框上的流体进出孔和引流槽均包围在内，而其中反面的外围密封 槽分别将所有流体进出孔周边的密封槽串联起来，与一个整体密封圈配合密封所有流体进 出孔及周边部位，到达最终密封防泄漏的目的。
4. 根据权利要求1所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，所述的正极电解液进孔设有2~5个，正极电解液出孔设有2~5个，负极电解液进孔 设有2~5个，负极电解液出孔设有2~5个。
5. 根据权利要求1所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，所述的电解液引流槽环绕在各流体进出孔周边，即从各流体进出孔引出引流槽并环绕 流体进出孔形成环形流路，环形流路的圈数为1~10圈。
6. 根据权利要求5所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，引导从电解液流体公共进出孔流出、流入的电解液进入反应区域或流出反应区域的引 流槽由两部分组成：环形流路，再分裂成多条将电解液均匀分配到有效反应区域中的直流 槽，所述的环形流路连通板框近有效反应区侧边的多条均匀分配电解液的直流槽，从电解 液流体进出孔流出的液体经环形流路流至直流槽，再进入板框的内框设置的膜电极进行反 应，反应后流出反应区域汇入到直流槽再流出回到环形流路进入流体出孔。
7. 根据权利要求1或5所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征 在于，引导从电解液流体公共进出孔流出、流入的电解液进入反应区域或流出反应区域的 引流槽两侧的凸起脊边上设有凹槽，所述的盖板上设有与所述凹槽相匹配的凸条，盖板盖 在板框上时，盖板上的凸条插入对应的凹槽内，使盖板与板框密封连接；或者相反设置：即 在脊边上设有凸条，而与其相对应的盖板上设置凹槽，盖板盖在板框上时，板框上的凸条出 入盖板上对应的凹槽内，使盖板与板框密封连接。
8. 根据权利要求7所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，在板框或盖板上的凹槽内设有密封圈或有粘结胶水，所述凸条插入凹槽内，通过密封圈 或胶水粘结密封。
9. 根据权利要求1所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，所述的导电双极板的周边包裹有绝缘弹性体，绝缘弹性体为带有凹槽的环形绝缘橡胶 材料，所述凹槽卡设在导电双极板周边端面上。
10.根据权利要求9所述的一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，其特征在 于，正极板框与负极板框压紧双极板的边缘位置与双极板周边包裹的绝缘弹性体对应处设 有凹槽，相邻板框上的凹槽对称设置，将环形绝缘弹性体卡在其中；所述的绝缘弹性体是一 种耐酸、氧化腐蚀的橡胶材料或塑料。
【专利摘要】本发明涉及一种用于大功率液流电池堆的双极板板框结构，包括正极板框与负极板框，双极板板框上设有流体进出孔，所述的流体进出口包括正极电解液进出孔和负极电解液进出口，所述的双极板板框包括板框和盖板，导电双极板置于正极、负极两块板框的中间，板框的两端设有引流槽，引流槽上盖设盖板，所述的正极电解液进出孔和负极电解液进出口为多进多出设置，即正极电解液进孔、正极电解液出孔、负极电解液进孔和负极电解液出孔均至少设有2个。与现有技术相比，本发明具有不会自放电，易密封、节约原材料等优点。
【IPC分类】H01M8-02
【公开号】CN104795577
【申请号】CN201410022422
【发明人】胡里清, 胡卓能
【申请人】上海神力科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月17日