一种新型液流电池堆及其压紧方法
【专利摘要】本发明涉及液流电池领域，具体为一种新型液流电池堆及其压紧方法。该新型液流电池堆包括多个(多个指两个以上)集流体、多个电极、多个液流框、多个隔膜和多个加强钢板组成，所述电池堆包括多个电池基本单元，每个基本单元采用加强钢板与液流框组合的方式用螺栓将液流框和隔膜夹紧。利用螺栓组件穿过均布于加强钢板的通孔来夹紧和固定电池液流框和隔膜，使其成为一个基本单元，整个电池堆由若干个基本单元叠合组成。本发明可以简单方便的组装电池堆，同时有效地解决电池堆基本单元间的漏液问题。
【专利说明】一种新型液流电池堆及其压紧方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液流电池领域，具体为一种新型液流电池堆及其压紧方法。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，电池堆中液流框、集流体和隔膜通过多组串联形成，它们借助紧固 件压紧在一起实现密封，这就造成了单组之间压力分配不均匀，从而存在漏液的严重隐患。 同时，在长期使用之后，液流框和密封件都会发生一些形变，造成局部或者大部分漏液。
[0003] 此外，现在电池堆的压紧方式多为人工拧紧或者液压机压紧，这存在一定的局限 性。人工拧紧会造成压紧过程中受力不均匀，内部发生错位，存在串液的隐患。而液压机压 紧成本较高，且电池堆装配位置和空间局限性大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种新型液流电池堆及其压紧方法，改变现有液流电池堆 的密封结构和压紧方式，以解决电池堆的漏液、串液等现象，同时实现电池堆的简单有效组 装。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种新型液流电池堆，包括多个集流体、多个电极、多个液流框、多个隔膜和多个 加强钢板，所述电池堆包括多个电池基本单元，每个基本单元采用加强钢板与液流框组合 的方式用螺栓将液流框和隔膜夹紧。
[0007] 所述的新型液流电池堆，在液流框流道侧四周设有矩形凹槽，用于放置加强钢板； 凹槽深度与加强钢板厚度一致，加强钢板采用大小孔交替的布局，加强钢板的大小孔与液 流框上的孔相对应，在液流框相应位置均采用大孔，液流框上的大孔与加强钢板上的大孔 直径相同。
[0008] 所述的新型液流电池堆，在加强钢板通孔以外位置设有矩形凹槽，凹槽深度与U 型箱夹壁厚一致。
[0009] 所述的新型液流电池堆，每个基本单元都是由2个液流框、1个隔膜和2个加强钢 板组成，将加强钢板与液流框叠放在一起，然后两个液流框流道侧背面中间加入隔膜，隔膜 外形尺寸与液流框外形尺寸一致，通孔尺寸与液流框中通孔尺寸大小和位置相一致，用相 适合的螺栓穿进通孔配合螺母将液流框和隔膜拧紧为一基本单元。
[0010] 所述的新型液流电池堆，每个基本单元都采用U型箱夹包围四周，同时U型箱夹上 配有四个固定耳，固定耳中心均为一定尺寸的圆孔，U型箱夹的厚度与2个液流框叠加厚度 一致；U型箱夹材质为PP、PE或者PVC中的一种或者其他金属材质。
[0011] 所述的新型液流电池堆，在每个集流体两侧均有两张薄垫板，垫板上通孔位置与 液流框一致，中间位置留有与电极外形尺寸相一致的矩形通孔，并且垫板和集流体在两侧 面均设有与U型箱夹一致的固定耳，通过固定耳将基本单元与集流体进行定位。
[0012] 所述的新型液流电池堆，电池堆为全钒液流电池堆。
[0013] 一种新型液流电池堆的压紧方法，包括以下步骤：
[0014] (1)将电极放入到固定好的电池单元内部液流框中；
[0015] ⑵按照垫板、集流体、垫板、电池单元、垫板、集流体、垫板的顺序依次逐个装到电 池箱体内，通过将固定耳穿入箱体上的四根圆柱型导轨，以此来固定集流体、电池单元和箱 体内部三者之间的距离；
[0016] (3)按照上述顺序叠加到所需的组数之后，用带有方向盘式的侧面来封装电池堆， 进行压紧。
[0017] 所述的新型液流电池堆的压紧方法，电池箱体内具有四根圆柱导轨，具体位置与U 型箱夹上的固定耳一致，在圆柱导轨上采用热缩管进行绝缘保护。
[0018] 所述的新型液流电池堆的压紧方法，压紧通过方向盘式的螺杆转动产生的旋紧力 封装。
[0019] 本发明的优点及有益效果是：
[0020] 1、本发明新型电池堆通过用螺栓将液流框和隔膜等固定在一起形成一个基本单 元，保证每一个基本单元的独立性，可以克服单组之间压力分配不均匀的问题。
[0021] 2、本发明新型电池堆包含多个基本单元，每个基本单元均由加强钢板将液流框和 隔膜用螺栓固定起来，通过增加加强钢板解决了液流框形变的隐患。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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：
[0023] 图1是根据本发明一个实施例的基本电池单元的分解图；
[0024] 图2是根据本发明一个实施例的装配示意图；
[0025] 图3是根据本发明一个实施例的压紧过程示意图。
[0026] 图中，①液流框；②加强钢板；③隔膜；④电极；⑤凹槽；⑥U型箱夹；⑦集流体；⑧ 垫板；⑨固定导轨；⑩箱盖；?:推板；?箱体;?方向盘；?固定耳。
【具体实施方式】
[0027] 在【具体实施方式】中，本发明的新型液流电池堆，包括多个集流体、多个电极、多个 液流框、多个隔膜和多个加强钢板组成，所述电池堆包括多个电池基本单元，每个基本单元 采用加强钢板与液流框组合的方式用螺栓将液流框和隔膜夹紧，多个指两个以上。
[0028] 其中，在液流框流道侧四周设有矩形凹槽，用于放置加强钢板。凹槽深度与加强钢 板厚度一致，加强钢板采用大小孔交替的布局，液流框在相应位置均采用大孔。在加强钢板 通孔以外位置设有矩形凹槽，凹槽深度与U型箱夹壁厚一致。每个基本单元都是由2个液 流框、1个隔膜和2个加强钢板组成，将加强钢板与液流框叠放在一起，然后两个液流框流 道侧背面中间加入隔膜，隔膜外形尺寸与液流框外形尺寸一致，通孔尺寸与液流框通孔尺 寸大小和位置相一致，用相适合的螺栓穿进通孔配合螺母将液流框和隔膜拧紧为一基本单 元。每个基本单元都采用U型箱夹包围四周，同时，U型箱夹上配有四个固定耳，固定耳中心 均为一定尺寸的圆孔，U型箱夹的厚度与2个液流框叠加厚度相一致。箱夹材质可以为PP、 PE或者PVC中的一种或者其他金属材质。在每个集流体两侧均有两张薄垫板，垫板上通孔 位置与液流框一致，中间位置留有与电极外形尺寸相一致的矩形通孔，并且垫板和集流体 在两侧面均设有与U型箱夹一致的固定耳，通过固定耳将基本单元与集流体进行定位。
[0029] 在【具体实施方式】中，本发明液流电池堆的压紧方法，具体步骤为：
[0030] (1)将电极放入到固定好的电池单元内部液流框中；
[0031] (2)按照垫板、集流体、垫板、电池单元、垫板、集流体、垫板的顺序依次逐个装到电 池箱体内，通过将固定耳穿入箱体上的四根圆柱型导轨，以此来固定集流体、电池单元和箱 体内部三者之间的距离。
[0032] (3)按照上述顺序叠加到所需的组数之后，用带有方向盘式的侧面来封装电池堆， 进行压紧，该电池堆为全钒液流电池堆。
[0033] 下面将参考附图并结合实施例，对本发明进一步详细阐述。
[0034] 如图1所示，根据本发明一个具体实施例的基本电池单元分解图，在液流框①的 流道侧设有凹槽⑤，凹槽⑤用于和加强钢板②配合。液流框厚度为4mm，凹槽⑤深度为2mm， 在凹槽⑤内均匀分布有〇 18mm的通孔。加强钢板②四周具有与液流框同心的通孔，但通孔 为大小交替分布，通孔直径分别为〇18mm和OlOmm。在加强钢板②四周通孔以外区域设有 矩形凹槽，钢板厚度为2mm，矩形凹槽深度为1mm，从图1可以看出，将与液流框尺寸及通孔 位置一致的隔膜③放置在两个液流框之间，将加强钢板②与液流框①叠放在一起，通过相 适合的螺栓穿进螺孔配合螺母进行固定。然后将U型箱夹⑥围住固定好的液流框①，U型 箱夹⑥壁厚为1_，U型箱夹⑥侧面的固定耳iH) L通孔直径为C>18mm。最后，在液流框①内 放入电极④，这样一个基本的电池单元就完成了。
[0035] 如图2所示，根据本发明一个具体实施例的装配图，在电池箱体内具有四根圆柱 导轨⑨，具体位置与U型箱夹⑥上的固定耳?一致，在圆柱导轨⑨上采用热缩管进行绝缘 保护。可以看出，只需将垫板⑧、集流体⑦、垫板⑧、图1中的基本单元、垫板⑧、集流体⑦、 垫板⑧的顺序依次穿入到箱体?内的四根圆柱型固定导轨⑨中，叠加到所需组数之后，将 图3中在最外侧封上带有方向盘?的推板?，通过旋转方向盘?产生的旋紧力带动推板? 运动对电池堆进行密封，即可完成电池堆的密封，最后在顶部加上箱盖⑩完成封装，所述的 夹紧方式为通过方向盘式的螺杆转动产生的旋紧力起到密封的效果。
[0036] 在本发明中，通过将液流框和隔膜组成一个基本单元，在紧固件的作用下，可以实 现液流框与隔膜之间的密封，从而避免在高压力下电解液的渗透问题。而且，液流框和加强 钢板采用面对面的方式组合，明显可以降低局部压强，避免液流框的变形，从而避免了漏液 的风险。
[0037] 实施例结果表明，本发明新型液流电池堆利用螺栓组件穿过均布于加强钢板的通 孔来夹紧和固定电池液流框和隔膜，使其成为一个基本单元，整个电池堆由若干个基本单 元叠合组成。根据本发明方法可以简单有效、方便的组装电池堆，同时有效地解决电池堆基 本单元间的漏液问题。
[0038] 以上仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、 等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种新型液流电池堆，包括多个集流体、多个电极、多个液流框、多个隔膜和多个加 强钢板，其特征在于，所述电池堆包括多个电池基本单元，每个基本单元采用加强钢板与液 流框组合的方式用螺栓将液流框和隔膜夹紧。
2. 根据权利要求1所述的新型液流电池堆，其特征在于，在液流框流道侧四周设有矩 形凹槽，用于放置加强钢板；凹槽深度与加强钢板厚度一致，加强钢板采用大小孔交替的布 局，加强钢板的大小孔与液流框上的孔相对应，在液流框相应位置均采用大孔，液流框上的 大孔与加强钢板上的大孔直径相同。
3. 根据权利要求1所述的新型液流电池堆，其特征在于，在加强钢板通孔以外位置设 有矩形凹槽，凹槽深度与U型箱夹壁厚一致。
4. 根据权利要求1所述的新型液流电池堆，其特征在于，每个基本单元都是由2个液流 框、1个隔膜和2个加强钢板组成，将加强钢板与液流框叠放在一起，然后两个液流框流道 侧背面中间加入隔膜，隔膜外形尺寸与液流框外形尺寸一致，通孔尺寸与液流框中通孔尺 寸大小和位置相一致，用相适合的螺栓穿进通孔配合螺母将液流框和隔膜拧紧为一基本单 J Li 〇
5. 根据权利要求1所述的新型液流电池堆，其特征在于，每个基本单元都采用U型箱夹 包围四周，同时U型箱夹上配有四个固定耳，固定耳中心均为一定尺寸的圆孔，U型箱夹的 厚度与2个液流框叠加厚度一致；U型箱夹材质为PP、PE或者PVC中的一种或者其他金属 材质。
6. 根据权利要求1所述的新型液流电池堆，其特征在于，在每个集流体两侧均有两张 薄垫板，垫板上通孔位置与液流框一致，中间位置留有与电极外形尺寸相一致的矩形通孔， 并且垫板和集流体在两侧面均设有与U型箱夹一致的固定耳，通过固定耳将基本单元与集 流体进行定位。
7. 根据权利要求1所述的新型液流电池堆，其特征在于，电池堆为全钒液流电池堆。
8. -种新型液流电池堆的压紧方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将电极放入到固定好的电池单元内部液流框中； (2) 按照垫板、集流体、垫板、电池单元、垫板、集流体、垫板的顺序依次逐个装到电池箱 体内，通过将固定耳穿入箱体上的四根圆柱型导轨，以此来固定集流体、电池单元和箱体内 部三者之间的距离； (3) 按照上述顺序叠加到所需的组数之后，用带有方向盘式的侧面来封装电池堆，进行 压紧。
9. 按照权利要求8所述的新型液流电池堆的压紧方法，其特征在于，电池箱体内具有 四根圆柱导轨，具体位置与U型箱夹上的固定耳一致，在圆柱导轨上采用热缩管进行绝缘 保护。
10. 按照权利要求8所述的新型液流电池堆的压紧方法，其特征在于，压紧通过方向盘 式的螺杆转动产生的旋紧力封装。
【文档编号】H01M8/24GK104409761SQ201410713705
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】高海, 王绍亮, 范新庄, 张建国, 刘建国, 严川伟 申请人:中国科学院金属研究所