专利名称：液流电池的集成汇流管的制作方法
技术领域：
本发明涉及液流电池的汇流管。特别地，但并非排它的，本发明涉及形成集成汇流管的方法，这种汇流管可以用于液流电池的电池组。
背景技术：
铅酸蓄电池常被用于独立供电系统中。然而，铅酸蓄电池在性能和环境安全方面存在很多限制。铅酸蓄电池通常在炎热的条件下寿命极短，特别是在完全放电的时候。另夕卜，铅酸蓄电池对环境的危害很大，因为铅是铅酸蓄电池的主要组分，在制造和处理期间会导致严重的环境问题。液流电池，如锌溴电池，全钒电池，多硫化钠/溴电池，为克服铅酸电池上述的限制提供了可能。特别是，液流电池的可用寿命不受深度放电的影响，而且液流电池的能量重量比比铅酸电池高六倍。然而，液流电池的生产比铅酸蓄电池更困难。像铅酸电池一样，液流电池由电池单元组构成，以产生高于单元电池电压的特定电压。但是与铅酸电池不同的是，液流电池的电池单元通过电解液循环液压连接。所产生的问题是，当旁路电流通过电解液循环通路在单元电池之间流动时，会引起电池中的能量损耗和能量不平衡。为了防止或减少这种旁路电流，液流电池中的电池单元必须有足够长的电解液循环路径，这样可以增加电池之间的电阻。电解液通过外部的汇流管输送和抽离出电池组。每个电池单元在电解液循环回路的毛细管口有多个进口和出口。每个外部汇流管通过一个由弹性连接管组成的精密部件连接到电池组上。典型的含有54个单元的电池组需要216个弹性连接管。这种精密的部件不仅难以制造，而且在装配和使用期间也容易损坏。参照图1，该图示出了现有液流电池的一个电池组(I)的示意图。电池组内的各单元通过一系列的弹性连接管(3)与外部的汇流管(2)连接。本发明的目的是为了解决以上所述的现有液流电池的一个或多个缺陷，其中包括对外部汇流管的改进。本发明的另一个目的是提供一个制作液流电池中集成汇流管的方法。
发明内容
首先，本发明是为了提供一种用于连接液流电池中各电池单元组的集成汇流通路的制作方法。方法包括:
制作一个与电池组相邻的模腔，模腔的开口对着电池组里的毛细管口。在模腔内放上多个针，针的尾部与毛细管口相接；然后在模腔内填上材料，再将材料硬化成型，最后拿掉里面的针，从而在硬化材料里形成了可以与毛细管口进行液体交换的通道。更具体的说法是，本发明包含了形成与电池单元连接的通路的制造方法:
方法之一，是在材料填充到模腔之前放一个汇流管型芯来形成汇流空腔，并让针穿过这个型芯
另一个方法是，在成型以后用机械加工的方法形成汇流空腔。本发明还包括了密封汇流空腔和硬化材料外表面之间部分通道的方法。包括:毛细管口在毛细管的端部，而毛细管一直深入到电池内；
当材料硬化时，针头露在模腔外面，而针尾插进毛细管口 ；
针头的直径要比针尾的直径大；
用来制作模腔的模架可以在材料硬化后取出来；
用抽取板来取出针；
模架上有许多个孔，当把针插进模腔时，也被固定在模架上对应的孔中。对应本发明的开始所述，本发明适用于具有集成汇流管的液流电池。
为了帮助理解本发明以及实施本发明，下面参照附图对本发明的实施进行描述。图1是现有的带有外部汇流管的液流电池的不意图。图2是液流电池的一个电池组中模架底板顶部的示意图。图3是图1中的部分电池组和位于模架底板的汇流管型芯的示意图。图4是图3中的汇流 管型芯被针穿过，插进毛细管口的示意图。图5是图4中的电池单元，汇流管，和针，并进一步展示模架顶板和底部的示意图。图6是与图5相同的，但是进一步展现模架的另一边板的示意图。图7是图6中模架的另一角度示意图。图8是拿掉边板以后，所形成的集成汇流管在电池组一角的示意图。图9是用来制作集成汇流管的针的示意图。
具体实施例方式本发明的实施方式包括连接液流电池中电池单元的集成汇流管的制作方法，和含有集成汇流管的液流电池的制作方法。本发明的部件以简洁概括的方式例示在图中，这些附图只是为了说明本发明的较优实施例用的，而不是为了要限制它；这些附图只表示出了用于理解本发明的必须的具体细节的实施方式，没有提供过多的对专业人士显而易见的细节。另外，本文所示出和说明的本发明各个方面可视具体用途的需要分开使用或成为各种组合使用。参照图2、3，还有图5-8，这些图显示了一种用于生产制造液流电池的集成汇流管的方法。这些图体现了在液流电池中电池单元的一个边角上，是如何形成集成汇流管的。相同的集成汇流管都会安装在电池单元的四角或者是电池里的其他地方。图2是液流电池中一个电池组(I)的一角示意图，体现了制作集成汇流管的第一步:将电池组(I)固定在有许多小孔(6)的模架底板(5)上。电池组(I)中含有多个由一堆电极板(7)和隔在电极板之间的隔离膜(8)所组成的电池单元。每个电池单元由一个电极板(7)，相邻的隔离膜(8)以及一个毛细管(9)组成。毛细管(9)被放在电极板(7)和相邻的隔离膜(8)之间的毛细通道内。如图所示，毛细管要稍稍露出电极板(7)和隔离膜(8)的边缘。从顶端看下去，电池基本上就像是个被切掉一角(11)的长方形。毛细管的材料可以是高分子，或者任何可以与注入塑料融接的材料。模架底板(5)属于模架的一部分，而模架构成了与电池组一角连接的模腔。参照图3，位于被切掉的区域(11)内，汇流管型芯(13)被安在底板(5)上。汇流管型芯基本是圆柱形，有底座(15)和顶部(17)。底座(15)被固定在底板(5)上。汇流管型芯(13)上有两排交错的的小孔(19)，小孔对准电池组(I)的毛细管(9) 口。参照图4，把针(21)插入汇流管型芯(13)的小孔(19)里。这些针(21)通过小孔
(19)穿过汇流管型芯(13)。针(21)尾插进毛细管(9) 口，从而密封住毛细管。图四只是给出了针相对于汇流管型芯和电池组里的摆放方式，并没有体现如何形成集成汇流管的方法。图5体现了形成集成汇流管的下一步。电池组(I)的顶部是模架顶板(23)，侧边是模架边板(25)。这样模架底板(5)，顶板(23)，边板(25)和边板(33)所围成的空间就形成了模腔(27)。边板(25)上有一排交错的孔与汇流管型芯(13)上的孔(19)相对应。顶板
(23)上有一个开向模腔(27)的填料孔(31)。实际应用中，加热的填充材料从填料孔(31)注入到模腔(27)中。填充材料可以是任何能跟电极板(7)和毛细管(9)有效结合的高分子材料。填充材料将电极板(7)的边缘都包住，从而将电极板(7)密封起来；同时，还将每根突出电极板(7)的毛细管(9)的外表面包住、密封起来。另外，顶板(23)上还有个孔(29)与汇流管型芯(13)的顶部(17)相对应。针(21)通过边板(25)的孔插进模腔中，再如图四所示的，穿过汇流管型芯(13)，插进毛细管(9) 口。图6和图7体现了被模架包住的电池组的不同角度示意图。模架边板(33)上的孔(35)跟顶板(23)和底板(5)上的定位孔(6)是相对应的。边板(33)被用紧固件穿过孔(35 )和定位孔(6 )与底板(5 )和顶板(23 )固定在一起。另外，在模架边板(25 )上装上抽取板(26 )，把针(21)放进抽取板中。如图6和7所示，当电池组被模架包住后，将模具材料填充到模腔(27)中。填充的材料可以是聚乙烯，聚丙烯，或者是其他合适的材料。然后等模具材料定形。根据图8所示，材料定型以后，拿掉用来固定模架的扣件，针(21)以及板(5)，板
(23),板(25)和板(33)。拿掉边板(25)上的抽取板(26)就可以拿掉针(21)。最后,拿掉汇流管型芯(13)。在最终的硬化材料(37)里，原来汇流管型芯(13)的位置，汇流空腔(41)和毛细管(9)之间形成了通道(39)。密封硬化材料(37)外部和汇流空腔(41)的通道(42)。这样就形成了液流电池的集成汇流管，包括:汇流空腔(41)和硬化材料(37)中的通道(39)。其中，通道(39)顺畅地连接了汇流空腔(41)和毛细管(9)。另外一种可行的方法是，在装板(5)，板(23)，板(25)，和板(33)形成模架时，拿掉模腔(27)中的汇流管型芯(13)，当材料在模架里成形后，拿掉板(5)，板(23)，板(25)和板，再在硬化材料(37)中打一个洞就形成了汇流空腔。形成汇流空腔后，边板可以就可以焊在单元组(I)的周边，包括模腔面(37)的各边，从而有效地密封住电池单元。多种焊接技术可以用来焊接边板。根据图9，针(21)包括针头(45)、针尾(43)、以及连接头尾的细长部分(47)。针尾
(43)的直径大小刚好能够插进毛细管口，这样可以有效地密封住毛细管，防止给模腔(27)填料时堵塞住毛细管(9) 口。细长部分(47)的尺寸大小刚好可以插进汇流管型芯(13)的孔(19)中，这样可以密封住汇流空腔(41)，防止在填料时流进汇流空腔(41)里。针头(45)的大小要比抽取板(26)上的孔大。这样，从板(25)上拿掉抽取板(26)的同时，也拿掉了针(21)。用上述方法制得的集成汇流管比现有的外部汇流管更不容易损坏，而且使得汇流管和毛细管之间密封性更好。综上，要制作集成汇流管主要需要汇流型芯(13)，针(21)，板(5)，板(23)，板(25)，板(33)。以上本发明的各实施例旨在提供相关技术的描述，而不应该限制在本文描述的实施例上。本发明说明书旨在包括所有替代的，更改的，本文已经讨论过的，以及其他在本发明的实质和范围内的其他实施方式。
权利要求
1.一种液流电池中连接电池单元的集成汇流管通路的形成方法，方法包括: 制作一个与电池单元的相邻的模腔，模腔的开口对着电池组里的毛细管口 ； 在模腔内放上多个针，针的尾部与毛细管口相接； 在模腔内填上材料； 将材料硬化成型； 拿掉里面的针，这样就在硬化材料里形成了可以与毛细管口进行液体交换的通道。
2.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:还包括形成连接通道的汇流空腔。
3.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:在材料填充到模腔之前放一个汇流管型芯来形成汇流空腔，并让针穿过这个型芯。
4.根据权利要求2所述的汇流形空腔，其特征是:成型以后用机械加工的方法形成汇流空腔。
5.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:密封汇流空腔和硬化材料外表面之的通道。
6.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:毛细管口在毛细管的底部，而毛细管一直深入到电池内。
7.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:当材料硬化时，针头露在模腔外面，而针尾插进毛细管口。
8.根据权利要求7所述的针，其特征是:针头的直径要比针尾的直径大。
9.根据权利要起I所述的集成汇流管，其特征是:用来制作模腔的模架可以在材料硬化后取出来。
10.根据权利要求9所述的模架，其特征是:模架上有许多个孔，当把针插进模腔时，针被固定在模架上对应的孔中。
11.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:用抽取板来取出针。
12.根据权利要求1所述的集成汇流管，其特征是:液流电池中电池组的集成汇流管包含了集成汇流通道。
全文摘要
本发明提供了一种通过形成与液流电池中电池组(1)相连的集成汇流管来加强汇流管与电池组(1)中毛细管之间的密封性的方法。本发明包括制作连接电池组(1)的模穴(27)，让模穴(27)开口对着电池组中的毛细管口。将一定数量的针(21)放进模穴里，针(21)尾插进毛细管。再往模穴里填充材料，材料在模穴中硬化成型。然后将针(21)从硬化材料中拿掉，形成通路，使得液体可以在汇流管和毛细管间流动。
文档编号H01M8/02GK103094586SQ20131000828
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者王昕 申请人:王昕