一种液流电池电堆的制作方法

本发明涉及液流电池电堆，特别涉及液流电池电堆的导液板。

背景技术：

经济的高速发展加快了对于能源的需求，传统的化石能源过度开采加剧了环境的压力，为此可再生能源的高效利用成为各国发展能源的优先选择。可再生能源包括风能、太阳能等都有着不连续、不稳定、可调节性差的问题。要想实现可再生能源并网，需要将其转换成可控、稳定、连续的电力，为此需要开发中间的电能调节设备。储能技术应运而生，其包括了物理储能和化学储能。物理储能包括水库、压缩空气等，受环境和地理因素影响较大。化学储能，尤其是电化学储能发展很快。各种储能电池的推出为储能系统的集成提供了技术基础。在众多的储能电池中，液流电池因其安全性高、生命周期性价比高、容量和功率可独立设计、效率高等优点具有相当的发展潜力。现已实现kw级-百mw级储能示范系统的应用，市场前景广阔。

液流电池，尤其是大功率的液流电池电堆是系统集成的基础单元。电堆的规格从kw-百kw，电池节数从十几节至上百节。因此电堆内电解液的流动组织是实现电堆高效率、高集成度、高易安装度的关键。要想实现上百节电池的高效串联，往往要将电池分组，并在液路上并联、电路上串联。这样做可以化整为零，将上百节电池的电解液分配问题缩小到一组几十节电池的电解液分配，降低了电堆的设计难度。同时减少的电池节数也有利于控制电堆内部的漏电损耗，提高效率。将电池分组而又不影响电堆组装的部件是导液板。其有着组织电解液流动、减少电堆液路进出口个数，降低电堆在系统上的集成难度的作用和优势。一般来说，一组串联电池需要在正极和负极两端各设置一块导液板。一个电堆如果分成两组电池组，需要4块导液板；分成三组电池组则需要6块导液板，以此类推。根据每组电池组所需电解液流量的大小来设计导液板中电解液管路的直径，进而决定了每块导液板的厚度。一般来说导液板的厚度在20mm-60mm之间。因此增加的导液板明显的增大了电堆的厚度和重量，降低了电堆的质量功率密度。为导液板进行简化和瘦身是百kw电堆设计集成的重点。

技术实现要素：

为了实现导液板的简化，减少电堆中导液板的数量，降低电堆的整体厚度和质量。本发明提供了一种液流电池电堆，其包括2个以上按正极端和负极端依次交替顺序串联的电池组，电堆的正极端和负极端均各设置有一块导液板，在导液板侧边的表面上分别设有作为正或负极电解液进口通道的盲孔和作为负或正极电解液出口通道的盲孔，盲孔分别与靠近导液板一侧表面电池组的正或负极电解液公共通道相连通。

上述液流电池电堆中，相邻电池组之间设有一块导液板。在相邻电池组间的导液板侧边的表面上分别设有一个作为正极电解液进口通道的盲孔、一个作为正极电解液出口通道的盲孔、一个作为负极电解液进口通道的盲孔、一个作为负极电解液出口通道的盲孔，盲孔分别与对应的靠近导液板二侧表面电池组的正或负极电解液公共通道相连通。

上述液流电池电堆中的导液板为方形平板，所述导液板上的所有盲孔均设置于导液板的一个侧边的表面上，盲孔与公共通道相连通的电解液进出口位于导液板的板体表面上。

本发明具有如下优点：

1.本发明通过将电堆中分组的电池组之间相邻的两块导液板在电解液组织功能上合二为一，厚度保持一块导液板厚度。在组装百kw电堆时可显著减小电堆的体积

2.本发明的导液板结构简单，易于加工，不改变电堆的原有组装工艺。

附图说明

图1为常规液流电池电堆中的导液板的形状与布置方式；

其中1.导液板a；2.导液板b；3.导液板a中正极电解液入口；4.导液板b中正极电解液出口；5.导液板b中负极电解液入口；6.导液板a中负极电解液出口；

图2为图1电堆中的导液板a：

其中7.导液板a上与相邻电池负极电极框电解液出口相连通的流道口；8.导液板a上与相邻电池正极电极框电解液入口相连通的流道口；

图3为图2导液板a在厚度中心的剖面图；

图4为图1电堆中的导液板b：

其中9.导液板b上与相邻电池正极电极框电解液出口相连通的流道口；10.导液板b上与相邻电池负极电极框电解液入口相连通的流道口；

图5为图4导液板b在厚度中心的剖面图；

图6为本发明提出的一种液流电池电堆的导液板正面；

图7为本发明提出的一种液流电池电堆的导液板背面；

图8为本发明提出的一种液流电池电堆的导液板中心厚度的剖面图(导液板的正面视角)；

图9为本发明提出的一种液流电池电堆的导液板中心厚度的剖面图(导液板的背面视角)。

具体实施方式

实施例：

图1为常规的液流电池大功率电堆，将整个电堆的电池均分成两个组，每一组使用导液板a(图2、图3)和导液板b(图4、图5)作为正、负极电解液流入、流出的组织部件。正极电解液经由3导液板a中正极电解液入口流入每节电池的正极中汇总后经过4导液板b中正极电解液出口流出电堆；负极电解液经由5导液板b中负极电解液入口流入每节电池的负极中汇总后经过6导液板a中负极电解液出口流出电堆。其中6导液板a中负极电解液出口与7导液板a上与相邻电池负极电极框电解液出口相连通的流道口；3导液板a中正极电解液入口与8导液板a上与相邻电池正极电极框电解液入口相连通的流道口；4导液板b中正极电解液出口与9导液板b上与相邻电池正极电极框电解液出口相连通的流道口；5导液板b中负极电解液入口与10导液板b上与相邻电池负极电极框电解液入口相连通的流道口通过导液板内的管道连通。从图中可知，两组电池相邻处为导液板a和导液板b，厚度均为50mm，增加了整个电堆的厚度。

图6、图7为本发明提出的一种液流电池电堆的导液板。从其剖面图图8和图9中可知，本发明提出的导液板将导液板a和导液板b的结构进行了融合。将导液板a侧面上的3导液板a中正极电解液入口、6导液板a中负极电解液出口和导液板b上的4导液板b中正极电解液出口、5导液板b中负极电解液入口均设置在本发明提出的导液板的侧面。其中6导液板a中负极电解液出口与7导液板a上与相邻电池负极电极框电解液出口相连通的流道口；3导液板a中正极电解液入口与8导液板a上与相邻电池正极电极框电解液入口相连通的流道口；4导液板b中正极电解液出口与9导液板b上与相邻电池正极电极框电解液出口相连通的流道口；5导液板b中负极电解液入口与10导液板b上与相邻电池负极电极框电解液入口相连通的流道口依然通过导液板内的管道连通。使用本发明提出的导液板可替代上述相邻的导液板a和导液板b，电堆厚度因此减小50mm。

图1中的电堆电池均分成n组，使用本发明提出的导液板可替代n-1组导液板a和导液板b。导液板的厚度为d，则电堆减小的厚度为d*(n-1)。

技术特征：

1.一种液流电池电堆，包括2个以上按正极端和负极端依次交替顺序串联的电池组，电堆的正极端和负极端均各设置有一块导液板，于导液板侧边的表面上分别设有作为正或负极电解液进口通道的盲孔和作为负或正极电解液出口通道的盲孔，盲孔分别与靠近导液板一侧表面电池组的正或负极电解液公共通道相连通；

其特征在于：

相邻电池组间设有一块导液板；于相邻电池组间的导液板侧边的表面上分别设有一个作为正极电解液进口通道的盲孔、一个作为正极电解液出口通道的盲孔、一个作为负极电解液进口通道的盲孔、一个作为负极电解液出口通道的盲孔，盲孔分别与对应的靠近导液板二侧表面电池组的正或负极电解液公共通道相连通。

2.按照权利要求1所述液流电池电堆，其特征在于：所述导液板为方形平板，所述导液板上的所有盲孔均设置于导液板的一个侧边的表面上，盲孔与公共通道相连通的电解液进出口位于导液板的板体表面上。

技术总结
本实用新型涉及一种液流电池电堆，包括2个以上按正极端和负极端依次交替顺序串联的电池组，电堆的正极端和负极端均各设置有一块导液板，于导液板侧边的表面上分别设有作为正或负极电解液进口通道的盲孔和作为负或正极电解液出口通道的盲孔，盲孔分别与靠近导液板一侧表面电池组的正或负极电解液公共通道相连通。采用上述结构的电堆导液板数量多，重量大。采用本实用新型中的液流电池电堆导液板，将电堆中分组的电池组之间相邻的两块导液板在电解液组织功能上合二为一，而导液板的厚度仅为一块导液板的厚度。由此，在百kW电堆上，导液板的数量将大幅减少，电堆的体积也将明显减小。

技术研发人员：邢枫;李先锋;张华民
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2019.12.06
技术公布日：2020.05.26