电池堆及其电池单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液流电池领域，具体而言，涉及一种电池堆及其电池单元。
【背景技术】
[0002]如图1所示，现有的液流电池堆，其单电池一般通过多片单电池的串联叠合，以两端的端板将中间的电池组件通过螺栓的紧固力将电池装配成整体。图2和图3显示了现有液流电池堆的正极和负极电解液的流动方式，为并行流动。在图1至图3中，I为液流框，2为双极板，3为多孔电极，4为离子交换膜。
[0003]现有设计的并行流动形式的液流电池堆能够降低一定的液流压降从而减少栗耗，然而，随着电池堆内电池节数的提高，由于电解液的离子导电性，在不同的节电池之间形成自放电，并行的液流设计将造成巨大的旁路电流损失。
[0004]另外，大功率电堆的设计，要求单电池面积增大或电池节数增加，而单电池面积的增大会带来密封困难，电池节数的无限制增加则带来巨大的旁路电流损失。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种电池堆及其电池单元，以解决现有技术中的电池堆的旁路电流损失较大的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池单元，包括依次叠置的多个单电池，且相邻的两个单电池之间共用一个双极板，沿电解液的流动方向，电解液在相邻两个单电池之间串行流动。
[0007]进一步地，多个单电池还包括依次叠置的第一单电池、第二单电池和第三单电池，第一单电池包括第一正极液流框，第二单电池包括第二正极液流框，第三单电池包括第三正极液流框；其中，第一正极液流框、第二正极液流框和第三正极液流框上均设置有第一导流部，使电解液横穿第一正极液流框、第二正极液流框或第三正极液流框，且使电解液依次在第一正极液流框、第二正极液流框和第三正极液流框之间串行流动。
[0008]进一步地，在第一正极液流框、第二正极液流框和第三正极液流框上设置有位置相对应的正极电解液进口和位置相对应的正极电解液出口，且第一正极液流框的正极电解液进口与第一正极液流框的第一导流部连通，第三正极液流框的正极电解液出口与第三正极液流框的第一导流部连通。
[0009]进一步地，第一正极液流框上的第一导流部包括相互连通的第一正框进口导流槽和第一正框出口导流槽，第一正框进口导流槽设置在第一正极液流框的靠近其正极电解液进口的一端，且该正极电解液进口与第一正框进口导流槽连通，第一正框出口导流槽设置在第一正极液流框的靠近其正极电解液出口的一端；第二正极液流框上的第一导流部包括相互连通的第二正框导流槽和第二正框导流孔，第二正框导流槽设置在第二正极液流框的靠近其正极电解液进口的一端，第二正框导流孔设置在第二正极液流框的靠近其正极电解液出口的一端；第三正极液流框上的第一导流部包括相互连通的第三正框导流孔和第三正框导流槽，第三正框导流孔设置在第三正极液流框的靠近其正极电解液进口的一端，第三正框导流槽设置在第三正极液流框的靠近其正极电解液出口的一端，且该正极电解液出口与第三正框导流槽连通。
[0010]进一步地，第一正极液流框上设置有第一正极容纳腔和第一正极连通槽，且第一正框进口导流槽和第一正框出口导流槽均通过第一正极连通槽与第一正极容纳腔连通；第二正极液流框上设置有第二正极容纳腔和第二正极连通槽，且第二正框导流槽和第二正框导流孔均通过第二正极连通槽与第二正极容纳腔连通；第三正极液流框上设置有第三正极容纳腔和第三正极连通槽，且第三正框导流槽和第三正框导流孔均通过第三正极连通槽与第三正极容纳腔连通。
[0011]进一步地，第一单电池包括第一负极液流框，第二单电池包括第二负极液流框，第三单电池包括第三负极液流框；其中，第一负极液流框、第二负极液流框和第三负极液流框上均设置有第二导流部，使电解液横穿第一负极液流框、第二负极液流框或第三负极液流框，且使电解液在第一负极液流框、第二负极液流框和第三负极液流框之间串行流动。
[0012]进一步地，第一负极液流框、第二负极液流框和第三负极液流框的相对位置上对应地设置有负极电解液进口和负极电解液出口，且第一负极液流框的负极电解液进口与第一负极液流框的第二导流部连通，第三负极液流框的负极电解液出口与第三负极液流框的第二导流部连通。
[0013]进一步地，第一负极液流框上的第二导流部包括相互连通的第一负框导流槽和第一负框导流孔，第一负框导流槽设置在第一负极液流框的靠近其负极电解液进口的一端，且该负极电解液进口与第一负框导流槽连通，第一负框导流孔设置在第一负极液流框的靠近其负极电解液出口的一端；第二负极液流框上的第二导流部包括相互连通的第二负框导流槽和第二负框导流孔，第二负框导流槽设置在第二负极液流框的靠近其负极电解液出口的一端，第二负框导流孔设置在第二负极液流框的靠近其负极电解液进口的一端；第三负极液流框上的第二导流部包括相互连通的第三负框进口导流槽和第三负框出口导流槽，第三负框进口导流槽设置在第三负极液流框的靠近其负极电解液进口的一端，第三负框出口导流槽设置在第三负极液流框的靠近其负极电解液出口的一端，且第三负框出口导流槽与该负极电解液出口连通。
[0014]进一步地，第一负极液流框上设置有第一负极容纳腔和第一负极连通槽，且第一负框导流槽和第一负框导流孔均通过第一负极连通槽与第一负极容纳腔连通；第二负极液流框上设置有第二负极容纳腔和第二负极连通槽，且第二负框导流槽和第二负框导流孔均通过第二负极连通槽与第二负极容纳腔连通；第三负极液流框上设置有第三负极容纳腔和第三负极连通槽，且第三负框进口导流槽和第三负框出口导流槽均通过第三负极连通槽与第三负极容纳腔连通。
[0015]进一步地，第一单电池包括第一离子交换膜，第一离子交换膜夹设在第一正极液流框和第一负极液流框之间，且第一离子交换膜上设置有第一导通孔，第一导通孔连通第一负框导流孔和第二负框导流槽；第二单电池包括第二离子交换膜，第二离子交换膜夹设在第二正极液流框和第二负极液流框之间，且第二离子交换膜上设置有第二导通孔和第三导通孔，第二导通孔连通第二负框导流孔和第三负框进口导流槽，第三导通孔连通第一正框出口导流槽和第二正框导流孔；第三单电池包括第三离子交换膜，第三离子交换膜夹设在第三正极液流框和第三负极液流框之间，且第三离子交换膜上设置有第四导通孔，第四导通孔连通第二正框导流槽和第三正框导流孔。
[0016]进一步地，第一正极液流框上设置有第五导通孔，第五导通孔与第一导通孔连通；第二正极液流框上设置有第六导通孔，第六导通孔与第二导通孔连通；第二负极液流框上设置有第七导通孔，第七导通孔与第三导通孔连通；第三负极液流框上设置有第八导通孔，第八导通孔与第四导通孔连通。
[0017]进一步地，第一单电池和第三单电池均包括第一双极板，第一单电池和第二单电池共用一个第二双极板，第二单电池和第三单电池共用一个第三双极板；其中，第一单电池的第一双极板设置在第一单电池的远离第二单电池的一侧，第三单电池的第一双极板设置在第三单电池的远离第二单电池的一侧；第二双极板上设置有第一连通孔和第二连通孔，且第一连通孔与第五导通孔连通，第二连通孔与第七导通孔连通；第三双极板上设置有第三连通孔和第四连通孔，且第三连通孔与第八导通孔连通，第四连通孔与第六导通孔连通。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供了一种电池堆，包括依次叠置的多个电池单元，电池单元为上述的电池单元，且任何相邻的两个电池单元之间共用一个电池单元的第一双极板。
[0019]进一步地，在任何相邻的两个电池单元中，第一个电池单元的相应的电解液入口与第二个电池单元的相应的电解液入口连通，且第一个电池单元的相应的电解液出口与第二个电池单元的相应的电解液出口连通以使电解液在相邻的两个电池单元之间并行流动。
[0020]本发明中的电池单元，包括依次叠置的多个单电池，由于相邻的两个单电池之间共用一个双极板，且沿电解液的流动方向，电解液在相邻两个单电池之间串行流动，即位于上游的单电池的电解液出口与位于其下游且紧邻其的单电池的电解液进口连通，这样，电解液在电池单元内部便可串行流动，进而可以有效地控制旁路电流损失，并提高电池的节数、电池堆的整体功率以及电池堆的能量效率。
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1示出了根据现有技术中的液流电池的结构示意图；
[0023]图2示出了现有技术中的电池堆的负极电解液并行流动方式示意图；
[0024]图3示出了现有技术中的电池堆的正极电解液并行流动方式的示意图；
[0025]图4示出了本发明中的电池堆的正极电解液串行流动方式的示意图；
[0026]图5示出了本发明中的电池堆的负极电解液串行流动方式的示意图；
[0027]图6示出了本发明中的电池单元的正极电解液串