液流电池用双极板和液流电池电堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液流电池领域，具体而言，涉及液流电池用双极板和液流电池电堆。
【背景技术】
[0002]液流电池是一种新的蓄电池，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广、循环使用寿命长的特点，是目前的一种新能源产品。其中，隔膜，即离子交换膜是液流电池的重要组成部分，要求具备高离子选择性、高离子传导率及良好的化学稳定性。
[0003]由于在组装液流电池电堆时需要将隔膜的位置固定，因此在隔膜上设置有用于使电解液通过的通孔，在液流电池电堆反复拆卸过程中及电解液流动过程中，会对隔膜的通孔造成一定程度的损坏，从而破坏隔膜的性能，此时必须更换隔膜，而隔膜的成本很高，隔膜更换会提高液流电池电堆的成本，同时会造成资源的浪费。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供了一种液流电池用双极板和液流电池电堆，使上述问题得到改口 ο
[0005]本实用新型是这样实现的:
[0006]一种液流电池用双极板，包括:
[0007]固定边框，所述固定边框为框架结构，所述固定边框的内部设置有导电板，所述固定边框的四周设置有至少两个第一通孔；
[0008]与所述固定边框相互贴合的导流边框，所述导流边框为框架结构，所述导流边框的内部设置有隔膜，所述隔膜为离子交换膜，所述隔膜的边缘与所述导流边框固定，所述隔膜的厚度小于所述导流边框的厚度，所述导流边框的相对的两端均设置有导流通道；所述导流边框的四周设置有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔对应，所述第二通孔的圆心到所述隔膜的边缘的距离小于或等于所述第二通孔的直径。
[0009]固定边框用于使导电板固定，导流边框用于使隔膜固定并提供导流通道，使电解液可以通过导流通道，框架结构的固定边框仅仅与隔膜的边缘固定，既可以确保液流电池电堆组装完毕后结构的稳定，又不影响隔膜的正常作用面积，使离子可以顺利透过隔膜，第一通孔和第二通孔用于使电解液通过，使用螺栓将固定边框和导流边框连接固定，流道口使得电解液可以进入导电板和隔膜之间的空间；第二通孔的圆心到隔膜的边缘的距离小于或等于第二通孔的直径是指隔膜边缘上的各点与第二通孔的圆心之间的距离，此时隔膜位于第二通孔的外部，第二通孔与隔膜之间存在一定的距离，即电解液通过第一通孔和第二通孔时不会与隔膜接触，从而不会对隔膜造成破坏。
[0010]固定边框和导流边框的质地较硬，第一通孔和第二通孔不容易损坏，有效延长部件的使用寿命；并且，即使第一通孔或第二通孔损坏导致固定边框或导流边框失效，只需要将导电板从固定边框上取下或隔膜从导流边框上取下更换固定边框或导流边框即可，降低液流电池电堆的成本。另外，若导电板设置在导流边框上，隔膜设置在固定边框上，导电板的边缘较硬，可以直接与固定边框的内壁相连接，而隔膜则无论设置在固定边框的内部还是设置在固定边框的一侧必须有一部分与固定边框贴合，则导流边框的厚度大于导电板的厚度、固定边框的厚度大于隔膜的厚度，固定边框和导流板贴合后的厚度较大，导致液流电池电堆的体积较大，浪费空间资源；将导电板安置在固定边框上、隔膜安置在导流边框上后，导流边框的尺寸大幅度缩小，并且可以控制固定边框的厚度小于或等于导电板的厚度，导电板可以深入导电边框内，有效降低固定边框和导流边框贴合后的总厚度，即减小液流电池电堆的厚度，节约空间资源。当然，固定边框和导电板也可以为一体结构，即二者结合形成一个完整的导电板，即固定边框只作为导电板的一部分。
[0011]进一步地，所述导流边框的内部设置有环状的台阶，所述隔膜的一侧四周与所述台阶贴合。
[0012]台阶为环状，可以看做在导流边框的中间部分设置有阶梯孔，阶梯孔可以为任意形状，如圆形、矩形，优选为矩形；隔膜的一侧四周与台阶贴合并固定，可以增大二者的接触固定面积，不容易分离，确保正常使用时结构的稳定性，并且可以将隔膜嵌入到导流边框内，导流边框和其他结构之间可以紧密贴合，不容易出现缝隙。
[0013]进一步地，所述固定边框和所述导流边框均为矩形，所述第一通孔为四个且分别设置在所述固定边框的四个角，所述第二通孔为四个且分别设置在所述导流边框的四个角。
[0014]四个第一通孔内和四个第二通孔内均可以使电解液通过，固定边框的四个角及导流边框的四个角均被固定，根据需要选择不同的第一通孔或第二通孔，液流电池电堆的结构更加稳定，相邻的结构之间不容易出现缝隙。
[0015]进一步地，所述固定边框为塑料边框。
[0016]塑料边框的硬度较高，不容易被破坏，可以延长使用寿命，并且使得固定边框的质量较轻；塑料边框的制作方便、成本较低，即使出现损坏，更换也非常简单方便、节约成本。
[0017]进一步地，所述导电板由有机高分子复合导电材料制成。
[0018]有机高分子复合导电材料如碳/碳复合材料制成的导电板具有高导电率、高热导率、质量轻、耐高温、强度高、化学稳定性强等优点，使得双极板的性能更好。
[0019]进一步地，所述固定边框的厚度小于或等于所述导电板的厚度。
[0020]固定边框的厚度小于或等于导电板的厚度，即部分导电板伸出固定边框外，控制该部分伸入导流边框内，可以使组装后的双极板厚度更小，液流电池电堆的体积更小，减小占地面积。
[0021]进一步地，所述隔膜、所述导电板和所述导流框架之间形成腔体，所述导流通道横向设置在所述腔体的顶端和底端，所述腔体的顶端和底端均设置有多个所述流道口，所述导流通道通过所述流道口与所述腔体连通。
[0022]腔体形成相对密封的结构，供电解液通过，导流通道横向设置并通过多个流道口使电解液进入腔体内，导流口为多个并分布在腔体的顶端和底端，可以使电解液充满腔体，进出更加流畅。
[0023]进一步地，所述导流通道设置有主通道和辅助通道，所述主通道和所述辅助通道并排设置，所述主通道通过所述流道口与所述腔体连通，所述辅助通道的一端与所述主通道的一端连通。
[0024]辅助通道可以延长导流通道的长度，使电解液在双极板中停留的时间更长，反应更加充分，提高液流电池电堆的能量利用效率。
[0025]进一步地，所述固定边框和所述导电板之间采用粘接或高温注塑或常温浇注固定连接，所述导流边框和所述隔膜之间采用粘接。
[0026]一般情况下，导电板的尺寸小于导流边框的内部尺寸，而导电板的厚度大于固定边框的厚度，以便于使部分导电板可以嵌入到导流边框内，若固定边框与导电板之间通过密封圈压紧，则可靠性较差，固定边框和导电板的结合处容易出现串液、漏液等情况，严重制约液流电池电堆的使用寿命。而粘接、高温注塑和常温浇注均可以使固定边框和导电板之间形成一体结构，二者之间的连接更加牢固，可以有效减少上述问题的发生，双极板的可靠性更高、使用寿命更长，并且双极板的安装、维护方便，应用前景非常广阔。
[0027]—种液流电池电堆，包括:
[0028]多个依次叠放的上述的液流电池用双极板，所述固定边框和所述导流边框交替设置形成电堆组件；
[0029]两个端板，两个所述端板分别设置在所述电堆组件的两端，两个所述端板之间通过螺栓固定连接。
[0030]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:通过将用于使电解液通过的第一通孔和第二通孔单独设置，二者均不会穿过隔膜，隔膜被导流边框固定，可以使离子正常通