液流电池端板、液流电池电堆及其装配方法与流程

本发明涉及液流电池领域，特别涉及一种液流电池端板、液流电池电堆及其装配方法。

背景技术：

液流电池被认为是目前最适宜于大规模储能的电化学储能装置之一，其采用不同价态的钒离子作为正负极电解液，通过泵驱动正负极电解液在电堆内部互相独立运行。相比于传统电池，全钒液流电池具备以下优势：1、液流电池电解液是在电堆内部循环流动的，所以整个电池系统拥有很好的均一性；2、液流电池电解液为不同价态的离子，故不存在电解液交叉污染的情况，所以文献报导其充放电循环可达上万次；3、液流电池的储能容量由电解液的量来决定，而功率的大小由电堆来决定，故其储能容量和功率可独立设计，这种储能容量和功率可分开设计的特点，为后续电池扩容提供了很大的便利，例如，当电池容量需要扩大时，只需要相应的增加电解液的量就可以实现。

目前，液流电池电堆通常包括从上往下依次设置的上端板、多个电池单体和下端板，上端板与下端板之间通过螺杆固定，并将多个电池单体压紧，在装配时，先将下端板吊装到位，之后再将各电池单体吊装到位，依次堆叠，并采用大型压机压紧，最后在将上端板吊装到位。然而，采用这种结构形式，存在以下缺陷：安装时，所占用的空间较大，且操作难度大，安全性低，同时，当需要更换某一电池单体时，需将液流电池电堆的绝大部分结构进行拆装，耗费较大的人力物力，后期维护性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中液流电池电堆安装难度大、安全性低以及后期维护性较差的缺陷，提供一种液流电池端板、液流电池电堆及其装配方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种液流电池端板，其包括端板本体，所述端板本体具有悬挂槽，所述悬挂槽从所述端板本体的侧面向所述端板本体的内部延伸，并贯穿于所述端板本体的整个厚度方向。

较佳地，所述悬挂槽具有相对设置的顶面和底面，所述顶面位于所述端板本体的侧面，所述底面位于所述端板本体的内部，所述底面在相邻的所述端板本体的侧面上的投影覆盖于整个所述顶面，且所述底面的长度大于所述顶面的长度。

较佳地，所述悬挂槽还具有相对设置的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面均邻接所述顶面和所述底面，且所述第一斜面与所述底面之间具有第一夹角，所述第二斜面与所述底面之间具有第二夹角，所述第一夹角和所述第二夹角均大于0度且小于90度。

较佳地，所述第一斜面和所述第二斜面对称设置，且所述第一夹角和所述第二夹角相等。

较佳地，所述端板本体具有相对设置的两个所述悬挂槽，且两个所述悬挂槽分别位于所述端板本体中相对设置的两个侧面。

较佳地，所述端板本体的周缘设有多个连接孔，多个所述连接孔沿所述端板本体的周向间隔设置，并均贯穿于所述端板本体的厚度方向，且每一所述连接孔延伸至所述端板本体的侧面。

较佳地，每一所述连接孔包括从外至内依次设置的缺口和螺纹孔，所述缺口的一端位于所述端板本体的侧面，另一端与所述螺纹孔邻接并连通。

较佳地，所述液流电池端板包括支撑装置，所述支撑装置设置于所述端板本体的侧面。

较佳地，当所述悬挂槽的数量为一个时，所述支撑装置与所述悬挂槽分别位于所述端板本体中相对设置的两个侧面；

当所述悬挂槽的数量为两个时，所述支撑装置与其中一个所述悬挂槽位于所述端板本体的同一侧面，并与另一个所述悬挂槽分别位于所述端板本体中相对设置的两个侧面。

较佳地，所述支撑装置包括多个支脚，多个所述支脚沿所述端板本体的周向间隔设置，且每一所述支脚可拆卸连接于所述端板本体的侧面。

本发明还提供了一种液流电池电堆，包括依次压设的多个电池单体，每一所述电池单体具有集流板，每一所述集流板设有定位槽；

所述液流电池电堆还包括：

两个如上所述的液流电池端板，两个所述液流电池端板的所述端板本体相固接，且多个所述电池单体压设于两个所述端板本体之间；

悬挂梁，所述悬挂梁卡设于两个所述液流电池端板的所述悬挂槽和多个所述电池单体的定位槽。

较佳地，所述悬挂梁包括导向板和限位台，所述限位台和所述导向板均沿所述电池单体的厚度方向延伸，所述限位台位于所述导向板的底部，且所述限位台卡设于两个所述液流电池端板的所述悬挂槽和多个所述电池单体的定位槽内，所述导向板插设于两个所述液流电池端板的所述悬挂槽的多个所述电池单体的定位槽。

较佳地，所述限位台和所述导向板垂直设置。

较佳地，每一所述液流电池端板的所述端板本体具有相对设置的两个所述悬挂槽，且两个所述悬挂槽分别位于所述端板本体中相对设置的两个侧面；

每一所述集流板设有两个所述定位槽，且两个所述定位槽分别位于所述集流板中相对设置的两个侧面，每一所述电池单体的两个所述定位槽与每一所述液流电池端板的两个所述悬挂槽一一对应设置，所述悬挂梁卡设于每一所述液流电池端板的其中一个所述悬挂槽和每一所述电池单体的其中一个所述定位槽；

所述液流电池电堆还包括：

支撑梁，所述支撑梁连接于所述悬挂梁并位于所述悬挂梁的下方，且所述支撑梁插设于每一所述液流电池端板的另一个所述悬挂槽和每一所述电池单体的另一个所述定位槽，以支撑两个所述液流电池端板和多个所述电池单体。

较佳地，所述支撑梁的底面位于所述端板本体中设置另一个所述悬挂槽的侧面的下方。

较佳地，所述液流电池电堆还包括连接杆，所述连接杆连接于所述悬挂梁与所述支撑梁之间，并位于任意一个所述液流电池端板中背离所述电池单体的一面的外侧。

较佳地，每一所述液流电池端板的所述端板本体的周缘设有多个连接孔，多个所述连接孔沿所述端板本体的周向间隔设置，并均贯穿于所述端板本体的厚度方向，且每一所述连接孔延伸至所述端板本体的侧面；

其中，两个所述液流电池端板的多个所述连接孔一一对应设置，两个所述液流电池端板的相对应的所述连接孔之间连接有一紧固件，以使多个所述电池单体压设于两个所述液流电池端板之间。

较佳地，每一所述液流电池端板还包括支撑装置，所述支撑装置设置于所述端板本体的侧面。

本发明还提供了一种如上所述的液流电池电堆的装配方法，所述装配方法包括以下步骤：

s100、将所述悬挂梁固定于一工作台；

s101、将第一个所述液流电池端板的所述悬挂槽、多个所述电池单体的所述定位槽和第二个所述液流电池端板的所述悬挂槽沿所述悬挂梁的延伸方向依次插入所述悬挂梁，且两个所述液流电池端板和多个所述电池单体均垂直于所述工作台的工作面；

s102、将两个所述液流电池端板的所述端板本体固定，以使多个所述电池单体压设于两个所述液流电池端板之间。

较佳地，每一所述液流电池端板的所述端板本体具有相对设置的两个所述悬挂槽，且两个所述悬挂槽分别位于所述端板本体中相对设置的两个侧面；

每一所述集流板设有两个所述定位槽，且两个所述定位槽分别位于所述集流板中相对设置的两个侧面，每一所述电池单体的两个所述定位槽与每一所述液流电池端板的两个所述悬挂槽一一对应设置，所述悬挂梁卡设于每一所述液流电池端板的其中一个所述悬挂槽和每一所述电池单体的其中一个所述定位槽；

所述液流电池电堆还包括：

支撑梁，所述支撑梁连接于所述悬挂梁并位于所述悬挂梁的下方，且所述支撑梁插设于每一所述液流电池端板的另一个所述悬挂槽和每一所述电池单体的另一个所述定位槽，以支撑两个所述液流电池端板和多个所述电池单体；

所述步骤s101具体包括以下步骤：

s1010、将第一个所述液流电池端板的其中一个所述悬挂槽沿所述悬挂梁的延伸方向插入所述悬挂梁的同时，将另一个所述悬挂槽沿所述支撑梁的延伸方向插入所述支撑梁；

s1011、将每一所述电池单体的其中一个所述定位槽沿所述悬挂梁的延伸方向插入所述悬挂梁的同时，将每一所述电池单体的另一个所述定位槽沿所述支撑梁的延伸方向插入所述支撑梁；

s1012、将第二个所述液流电池端板的其中一个所述悬挂槽沿所述悬挂梁的延伸方向插入所述悬挂梁的同时，将另一个所述悬挂槽沿所述支撑梁的延伸方向插入所述支撑梁。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的液流电池电堆可进行横向安装，所占用的空间较小，且安装难度较低，安全性高，同时，对液流电池电堆进行维护时，无需将电堆倒置后进行拆卸，仅需将液流电池电堆中两个液流电池端板与第二液流电池端板之间的固定解除，随后将需要更换的电池单体从悬挂梁拆卸后维护即可，可大大简化电堆装配及维护过程。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的液流电池端板的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的液流电池电堆的立体结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的液流电池电堆的装配方法的流程图。

图4为本发明较佳实施例的液流电池电堆的装配示意图。

附图标记说明：

液流电池电堆1

液流电池端板2

端板本体20

悬挂槽21

顶面210

底面211

第一斜面212

第二斜面213

连接孔22

螺纹孔220

缺口221

支撑装置23

支脚230

电池单体3

集流板30

定位槽300

紧固件4

悬挂梁5

导向板50

限位台51

支撑梁6

连接杆7

具体实施方式

本发明的各种实施例将参照附图进行说明。在说明书及附图中，具有类似结构或功能的元件将用相同的元件符号表示。可以理解，附图仅为提供参考与说明使用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系或对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1示出了一种液流电池端板2的结构示意图。液流电池端板2包括端板本体20，端板本体20具有悬挂槽21，悬挂槽21从端板本体20的侧面向端板本体20的内部延伸，并贯穿于端板本体20的整个厚度方向。悬挂槽21可通过与悬挂梁5相配合，将液流电池端板2和多个电池单体3插入悬挂梁5，实现横向安装，所占用的空间较小，且易安装，安全性高，且无需将液流电池电堆1倒置，便可将需要更换的电池单体3从悬挂梁5拆卸后维护，大大简化了液流电池电堆1装配及维护过程。

其中，所述悬挂槽21具有相对设置的顶面210和底面211，顶面210位于端板本体20的侧面，底面211位于端板本体20的内部，底面211在相邻的端板本体20的侧面上的投影覆盖于整个顶面210，且底面211的长度大于顶面210的长度。顶面210在端板本体20的周向上的两端均位于底面211在端板本体20周向上的两端之间。这样使得悬挂槽21能够非常方便地安装于悬挂梁5以及从悬挂梁5上拆卸，并且在悬挂梁5与悬挂槽21相卡设的可靠性和稳定性，避免在运输过程中受到晃动时，悬挂槽21脱离于悬挂梁5。

进一步地，所述悬挂槽21还具有相对设置的第一斜面212和第二斜面213，第一斜面212和第二斜面213均邻接顶面210和底面211，且第一斜面212与底面211之间具有第一夹角，第二斜面213与底面211之间具有第二夹角，第一夹角和第二夹角均大于0度且小于90度。优选地，第一夹角和第二夹角均大于30度且小于60度。进一步优选地，第一斜面212和第二斜面213对称设置，且第一夹角和第二夹角相等。在本实施例中，悬挂槽21优选为燕尾槽。然而，本领域技术人员可以理解，悬挂槽21的结构并不局限于燕尾槽，并不对本发明的保护范围产生限定作用。

悬挂槽21设置为燕尾槽结构主要是为了方便悬挂梁5对电堆各部件起固定作用，安装时可以先将各部件的燕尾槽一端卡入悬挂梁5内，随后将部件倾斜一定角度后将另一端卡入悬挂梁5内，最后将安装入悬挂梁5的部件恢复到竖直位置，装配完成后通过安装紧固件4，压紧液流电池电堆1。

在本实施例中，端板本体20具有相对设置的两个如上所述的悬挂槽21，且两个悬挂槽21分别位于端板本体20中相对设置的两个侧面。优选地，两个悬挂槽21位于同一直线上。当然，本领域技术人员可以理解，悬挂槽21的数量并不局限于两个，也可以为一个、三个或三个以上，在此并不对本发明的保护范围产生限定作用。

结合图1予以理解，所述端板本体20的周缘设有多个连接孔22。多个连接孔22沿所述端板本体20的周向间隔设置，并均贯穿于端板本体20的厚度方向。且每一所述连接孔22延伸至端板本体20的侧面。优选地，端板本体20为矩形板，且端板本体20的每一个侧面所具有的连接孔22的数量相同，且在端板本体20的每一个侧面所具有的连接孔22中，任意相邻的两个连接孔22之间的距离相同；端板本体20的相对设置的两个侧面所设置的连接孔22一一相对设置。进一步优选地，在端板本体20中设置有悬挂槽21的侧面所具有的连接孔22中，分别位于悬挂槽21的两侧的连接孔22的数量相同。

在本实施例中，端板本体20的每一个侧面所具有的连接孔22的数量均为4个。当然，本领域技术人员可以理解，端板本体20中所具有的连接孔22的数量以及连接孔22在端板本体20中的布置方式并不局限于此，在此并不对本发明的保护范围产生限定作用。

其中，每一所述连接孔22包括从外至内依次设置的缺口221和螺纹孔220，缺口221的一端位于端板本体20的侧面，另一端与螺纹孔220邻接并连通。采用上述结构形式的连接孔22，在加工过程能够通过切削工艺加工，避免大型设备进行钻孔操作，大大减少了机加工成本。

另外，液流电池端板2还包括支撑装置23，支撑装置23设置于端板本体20的侧面。在本实施例中，支撑装置23与其中一个所述悬挂槽21位于端板本体20的同一侧面，并与另一个所述悬挂槽21分别位于端板本体20中相对设置的两个侧面。当然，本领域技术人员可以理解，在所述悬挂槽21的数量为一个时，支撑装置23与悬挂槽21分别位于端板本体20中相对设置的两个侧面。

在本发明中，支撑装置23便于液流电池电堆1在运输过程的拆装及固定，同时，底部支撑结构可确保电堆装配过程在地面操作，避免高处作业带来的隐患。同时，通过底部安装的支撑装置23，液流电池电堆1在运输及进场过程可以直接使用叉车进行叉装，使得液流电池电堆1从进场到安装过程容易实现。

优选地，支撑装置23包括多个支脚230，多个支脚230沿端板本体20的周向间隔设置。每一支脚230可拆卸连接于端板本体20的侧面。每一支脚230优选螺纹连接于端板本体20的侧面。在本实施例中，支脚230所具有的数量为两个，且两个支脚230分别位于端板本体20的侧面的两端。当然，本领域技术人员可以理解，支脚230的数量以及支脚230在端板本体20的侧面上的布置位置可以根据端板本体20的结构进行灵活设置，并不局限于此。

图2示出了一种液流电池电堆1的立体结构示意图。图4示出了液流电池电堆1的装配示意图。所述液流电池电堆1包括依次压设的多个电池单体3、两个如上所述的液流电池端板2和悬挂梁5。每一电池单体3具有集流板30，每一集流板30设有定位槽300。定位槽300的结构与悬挂槽21的结构相同。且定位槽300也优选采用燕尾槽。

两个液流电池端板2的端板本体20相固接，且多个电池单体3压设于两个端板本体20之间。优选地，两个所述液流电池端板2的多个所述连接孔22一一对应设置，两个液流电池端板2的相对应的连接孔22之间连接有一紧固件4，以使多个电池单体3压设于两个液流电池端板2之间。在本实施例中，紧固件4为螺栓，且紧固件4螺纹连接于螺纹孔220内。在本实施例中，通过紧固件4对液流电池端板2以及电池单体3施加压力，确保液流电池端板2以及电池单体3各部分受力均匀，从而保证液流电池电堆1的密封性。

另外，悬挂梁5卡设于两个所述液流电池端板2的所述悬挂槽21和多个所述电池单体3的定位槽300。悬挂梁5与悬挂槽21的配合实现了对电池集流板30的支撑、固定作用，可很大程度简化液流电池电堆1的安装、维护过程。

本发明的液流电池电堆1可进行横向安装，所占用的空间较小，且安装难度较低，安全性高，同时，对液流电池电堆1进行维护时，无需将电堆倒置后进行拆卸，仅需将液流电池电堆1中两个液流电池端板2中的固定解除，随后将需要更换的电池单体3从悬挂梁5拆卸后维护即可，可大大简化电堆装配及维护过程。

具体地，所述悬挂梁5包括导向板50和限位台51，限位台51和导向板50均沿电池单体3的厚度方向延伸。限位台51位于导向板50的底部，且限位台51卡设于两个液流电池端板2的悬挂槽21和多个电池单体3的定位槽300内，导向板50插设于两个液流电池端板2的悬挂槽21的多个电池单体3的定位槽300。优选地，限位台51和导向板50垂直设置。进一步优选地，限位台51的厚度方向与悬挂槽21的深度方向相同，导向板50的厚度方向与端板本体20中设置悬挂槽21的侧面平行。在本实施例中，悬挂梁5优选采用工字钢。

另外，限位台51的长度大于悬挂槽21的顶面210的长度，并小于悬挂槽21的底面211的长度；限位台51的两端分别抵靠于第一斜面212和第二斜面213，以避免限位台51脱离于悬挂槽21。优选地，导向板50的厚度小于悬挂槽21的顶面210的长度，以使液流电池端板2倾斜一角度便能单独实现与悬挂梁5之间拆装。

此外，限位台51的长度大于定位槽300的顶面的长度，并小于定位槽300的底面的长度；限位台51的两端分别抵靠于定位槽300的两侧面，以避免限位台51脱离于定位槽300。优选地，导向板50的厚度小于定位槽300的顶面的长度，以使电池单体3倾斜一角度便能单独实现与悬挂梁5之间拆装。

在本实施例中，每一集流板30设有两个所述定位槽300，且两个定位槽300分别位于集流板30中相对设置的两个侧面。每一电池单体3的两个定位槽300与每一液流电池端板2的两个悬挂槽21一一对应设置，所述悬挂梁5卡设于每一液流电池端板2的其中一个悬挂槽21和每一所述电池单体3的其中一个定位槽300。并且，其中一个悬挂槽21与其中一个定位槽300对应设置。

如图2和图4所示，所述液流电池电堆1还包括支撑梁6，支撑梁6连接于悬挂梁5并位于悬挂梁5的下方。且支撑梁6插设于每一液流电池端板2的另一个悬挂槽21和每一电池单体3的另一个定位槽300，以支撑两个液流电池端板2和多个电池单体3。优选地，支撑梁6的底面位于端板本体20中设置另一个悬挂槽21的侧面的下方。

另外，所述液流电池电堆1还包括连接杆7，连接杆7连接于悬挂梁5与支撑梁6之间，并位于任意一个液流电池端板2中背离电池单体3的一面的外侧。

如图3所示，本发明还提供了一种如上所述的液流电池电堆1的装配方法，所述装配方法包括以下步骤：

步骤100、将所述悬挂梁5固定于一工作台(图中未示出)。在该步骤中，也可以将连接杆7和/或支撑梁6固定于工作台。

步骤101、将第一个所述液流电池端板2的悬挂槽21、多个电池单体3的定位槽300和第二个液流电池端板2的悬挂槽21沿悬挂梁5的延伸方向依次插入悬挂梁5，且两个液流电池端板2和多个电池单体3均垂直于工作台的工作面。

步骤102、将两个液流电池端板2的端板本体20固定，以使多个电池单体3压设于两个液流电池端板2之间。

在本实施例中，采用上述装配方法，所占用的空间较小，且安装难度较低，安全性高。

其中，该步骤101具体包括以下步骤：

步骤1010、将第一个液流电池端板2的其中一个悬挂槽21沿悬挂梁5的延伸方向插入悬挂梁5的同时，将另一个悬挂槽21沿支撑梁6的延伸方向插入支撑梁6。

步骤1011、将每一电池单体3的其中一个定位槽300沿悬挂梁5的延伸方向插入悬挂梁5的同时，将每一电池单体3的另一个定位槽300沿支撑梁6的延伸方向插入支撑梁6；

步骤1012、将第二个液流电池端板2的其中一个悬挂槽21沿悬挂梁5的延伸方向插入悬挂梁5的同时，将另一个悬挂槽21沿支撑梁6的延伸方向插入支撑梁6。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。