液流电池电堆组件焊接方法、装置、系统及组件与流程

1.本技术涉及液流电池技术领域，尤其涉及一种液流电池电堆组件焊接方法、装置、系统及组件。


背景技术：

2.液流电池作为一种新型蓄电储能设备，具有寿命长、环境友好、安全性高等特点，主要应用于电网调峰、风能和太阳能等可再生能源发电领域，提高电网稳定性的同时保障电网安全。具体包括全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池、锌锰液流电池和锌空气液流电池等。
3.液流电池的电极、隔膜和液流框连接到一起形成电堆组件，目前市面上主要采用加入密封圈、胶粘或热熔接等连接方式，其中加入密封圈的方式结构复杂，装配难度和成本较高、胶粘的可靠性和密封性难以保证、热熔接过程中产生的热变形或溢料易损害液流框上的流道，影响电堆性能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提出了一种液流电池电堆组件焊接方法、装置、系统及组件，通过线性红外光源焊接的方式，能量相对集中，仅在确定的焊接区域焊接，不易对其他位置造成不良影响。
5.根据本公开的第一方面，提供了一种液流电池电堆组件焊接方法，包括如下步骤：
6.s100、将液流框与双极板，或所述液流框与隔膜固定在真空吸台的指定位置；
7.s200、在所述液流框上方放置压板，以所述压板的自重紧密压合所述液流框与所述双极板，或所述液流框与所述隔膜的焊接区域；
8.s300、驱动线性红外光源在所述焊接区域上方做二维运动，所述双极板或所述隔膜受热表面熔化与所述液流框相焊接，获得液流电池电堆组件。
9.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s100中，所述将液流框与双极板，或所述液流框与隔膜固定在真空吸台的指定位置，包括：
10.s110、将所述真空吸台放置于x-y的二维运动平台上；
11.s120、将所述真空吸台与真空泵连接，开启所述真空泵，通过真空将所述液流框和所述双极板，或所述液流框和所述隔膜的位置真空固定。
12.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s100中，所述液流框为半透明高分子树脂材料，具体为pe材料或pp材料，适用于线性红外光源透过。
13.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s100中，所述双极板或所述隔膜选用的基材与所述液流边框相同，表面适用于吸收线性红外光源能量，受热熔化。
14.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s200中，在所述液流框上方放置压板，以所述压板的自重紧密压合所述液流框与所述双极板，或所述液流框与所述隔膜的焊接区域，包括：
15.s210、根据所述液流框流道、所述双电极或所述隔膜的形状设计所述压板形状；
16.s220、将设计加工好的所述压板直接置于所述液流框和所述双极板，或所述液流框和所述隔膜上方，为所述焊接区域提供压力；
17.其中所述焊接区域为所述液流框与所述双极板，或所述液流框与所述隔膜相连接的区域。
18.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s300中，驱动所述线性红外光源在所述焊接区域做二维运动，所述双极板或所述隔膜受热表面熔化与所述液流框相焊接，获得液流电池电堆组件，包括：
19.s310、所述线性红外光源在所述焊接区域上方，沿着所述焊接区域的x-y 方向做往复运动；
20.s320、所述线性红外光源穿过所述液流框，照射至所述焊接区域，并通过所述双极板或所述隔膜受热熔化，实现与所述液流框相焊接的目的。
21.根据本公开的第二方面，提供了一种实现所述液流电池电堆组件焊接方法的装置，包括：真空吸台、真空泵和二维运动平台；
22.所述真空平台，设于所述二维平台上方；
23.所述真空平台与所述真空泵连接，适用于将液流电池电堆组件真空固定。
24.根据本公开的第三方面，提供了一种液流电池电堆组件的焊接系统，包括权利要求7所述的装置以及光源系统；
25.所述光源系统适用于为焊接区域提供能量。
26.根据本公开的第四方面，还提供了一种基于所述液流电池电堆组件焊接方法焊接的液流电池电堆组件，包括液流框、膜电极组件；
27.所述液流框中心设置有安装部，所述安装部呈矩形中空结构，其周向设有矩形焊接部，所述焊接部为所述膜电极组件受热熔化提供焊接区域；
28.所述液流框还设置有流道，所述流道相对于所述焊接部呈中心对称，且所述流道带有多个弯折；
29.所述膜电极组件的尺寸大小与所述安装部相匹配。
30.在一种可能的实现方式中，可选地，所述膜电极组件包括双极板和/或隔膜；
31.所述双极板和/或隔膜的材料与所述液流框的材料相同。
32.技术效果：
33.本发明通过真空固定的方式，将液流框、双极板或隔膜真空固定在指定位置，并采用具备一定重力的压板对所连接区域进一步压合，保障焊接区域的紧密接触，同时采用线性红外光源在焊接区域上方进行二维运动，保障焊接区域的每个点都能够被红外光源照射，保障能量的吸收，从而实现焊接目的。需要特别说明的是，采用线性红外光源的能量相对集中，其仅在焊接区域进行焊接，保障处于焊接区域的部分双极板或隔膜受热熔焊，与液流框相焊接，有效的避免对其他位置造成不良影响。
34.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本技术的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
35.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本技术的原理。
36.图1示出本发明液流电池电堆组件焊接方法的实施流程示意图；
37.图2示出本技术液流电池电堆组件的焊接系统的示意图；
38.图3示出本技术实施例3系统所焊接的液流电池电堆组件示意图；
39.图4示出本技术实施例3系统所焊接的液流电池电堆组件另一示意图。
具体实施方式
40.以下将参考附图详细说明本技术的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
41.其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术或简化描述，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技术的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
44.另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
45.实施例1
46.如图1所示，根据本公开的一方面，提供了一种液流电池电堆组件焊接方法，包括如下步骤：
47.s100、将液流框与双极板，或所述液流框与隔膜固定在真空吸台的指定位置；
48.根据具体液流框和双极板或隔膜的尺寸规格设计真空吸台，将液流框和双极板，或液流框和隔膜放置在真空吸台的指定位置上。需要说明的是液流框内侧布设流道，双极板或隔膜放置在液流框中间位置，双极板或隔膜周侧与液流框相贴合，均放置在真空吸台上。
49.s200、在所述液流框上方放置压板，以所述压板的自重紧密压合所述液流框与所述双极板，或所述液流框与所述隔膜的焊接区域；
50.将压板放置在液流框上方，压板具备一定自重，以此得以压合液流框与双极板，或液流框和隔膜的相连接的结合面也即焊接区域，使焊接区域紧密压合。需要说明的是，还可以在液流框与双极板，或液流框与隔膜的非连接区域加入配重，帮助焊接区域紧密接触，从
而实现后续进行可靠的焊接。
51.s300、驱动线性红外光源在所述焊接区域上方做二维运动，所述双极板或所述隔膜受热表面熔化与所述液流框相焊接，获得液流电池电堆组件。
52.焊接所用的光源采用线性红外光源，沿x-y方向在焊接区域上方做往复运动，可有效保障焊接区域的每个点都能够被线性红外光源照射到，由此保障焊接区域可吸收能量，实现焊接。
53.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s100中，所述将液流框与双极板，或所述液流框与隔膜固定在真空吸台的指定位置，包括：
54.s110、将所述真空吸台放置于x-y的二维运动平台上；
55.s120、将所述真空吸台与真空泵连接，开启所述真空泵，通过真空将所述液流框和所述双极板，或所述液流框和所述隔膜的位置真空固定。
56.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s100中，所述液流框为半透明高分子树脂材料，适用于线性红外光源透过。
57.通过选用半透明材料作为液流框的材质，保证线性红外光源可以穿透液流框到达中间双极板或隔膜处，具体为半透明高分子树脂材料，如pe材料或pp 材料。
58.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s100中，所述双极板或所述隔膜选用的基材与所述液流框相同，表面适用于吸收线性红外光源能量，受热熔化。
59.通过选用深色材料作为双极板或隔膜材质，可有效吸收线性红外光源的能量，并受热熔化，实现与液流框的焊接。具体的，双极板或隔膜所选用的高分子基材与液流框的相同，当液流框选用pe材料时，双极板或隔膜也对应选用 pe材料，当液流框选用pp材料时，双极板或隔膜也对应选用pe材料。需要说明的是，若选用的隔膜为白色，则可以将隔膜与液流框的连接处预先喷涂深色涂层，保证焊接区域吸收红外或激光的能量，表面熔化。
60.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s200中，在所述液流框上方放置压板，以所述压板的自重紧密压合所述液流框与所述双极板，或所述液流框与所述隔膜的焊接区域，包括：
61.s210、根据所述液流框流道、所述双电极或所述隔膜的形状设计所述压板形状；
62.s220、将设计加工好的所述压板直接置于所述液流框和所述双极板，或所述液流框和所述隔膜上方，为所述焊接区域提供压力；
63.其中所述焊接区域为所述液流框与所述双极板，或所述液流框与所述隔膜相连接的区域。
64.通过液流框和双极板、隔膜的尺寸规格设计压板的具体形状，压板与液流框相接触一侧的结构，与液流框内部布设的流道等结构相匹配，由此保障将压板放置在液流框上方时可以紧密压合焊接区域，在焊接区域的双极板或隔膜在线性红外光源照射下受热熔化的同时，在压力的作用下，与上层的液流框焊接在一起。同时，压板为透明树脂材料，适用于红外线性光源透过，具体的，压板可采用亚克力材料、pc材料等，据此设计好的压板，在保证透过红外光源的同时，又能提供一定压力，保证焊接区域的紧密接触。
65.在一种可能的实现方式中，可选地，在步骤s300中，驱动所述线性红外光源在所述焊接区域做二维运动，所述双极板或所述隔膜受热表面熔化与所述液流框相焊接，获得液流电池电堆组件，包括：
66.s310、所述线性红外光源在所述焊接区域上方，沿着所述焊接区域的x-y 方向做往复运动；
67.s320、所述线性红外光源穿过所述液流框，照射至所述焊接区域，并通过所述双极板或所述隔膜受热熔化，实现与所述液流框相焊接的目的。
68.线性红外光源在焊接区域的上方做往复运动，保证焊接区域的每个点都能够被光源照射，具体的，线性红外光源透过半透明树脂压板和液流框，达到双极板或隔膜表面，由于双极板或隔膜均选用深色材料，故可以吸收红外光源的能量，受热熔化，在透明压板的压力之下，与液流框相焊接，形成液流电池电堆组件。以此方法能量较为集中，可以避免对非连接区域造成不良影响，保证电堆性能，且焊接速度更快。
69.实施例2
70.基于实施例1的实施，本实施对应提供一种液流电池电堆组件焊接方法的装置，包括：真空吸台、真空泵和二维运动平台；
71.真空平台，设于二维运动平台上方；
72.真空平台与真空泵连接，适用于将液流电池电堆组件真空固定。
73.在此实施例中，如图2所示，真空平台400用于放置待焊接的液流框、双极板和/或隔膜，通过与真空泵连接的方式将液流框与双极板和/或隔膜之间的抽至真空状态，具体的，根据液流框、双极板或隔膜尺寸规格确定真空平台400 的规格。同时，采用压板为待焊接的液流电池电堆组件提供压力，保证焊接区域的界面能够紧密接触，从而实现可靠的焊接，其中压板的材料为透明材质，可以为树脂材料，如亚克力、pc等，同时压板的规格大小根据待焊接的液流框与双极板和/或隔膜的规格来确定，由于压板具有一定自重，可使得焊接区域紧密压合，便于实现液流电池电堆组件的焊接目的。
74.实施例3
75.基于实施例2的装置，如图3所示，本实施例提供了一种液流电池电堆组件的焊接系统，包括：
76.权利要求7所述的装置以及光源系统300；
77.光源系统300适用于为焊接区域提供能量。
78.在此实施例中，光源系统300采用线性红外光源，并在焊接区域上方往复运动，保证焊接区域的每个点都能够被红外光源照射到，从而吸收能量熔化实现焊接。
79.实施例4
80.基于实施例1的实施原理和技术手段，如图3和图4所示，本实施例对应提供一种液流电池电堆组件，具体的制备方法参见实施例1，本处不在赘述。
81.根据本公开的另一方面，还提供了一种液流电池电堆组件，包括液流框110 和膜电极组件150；
82.液流框110中心设置有安装部120，安装部120呈矩形中空结构，其周向设有矩形焊接部130，焊接部130为膜电极组件150受热熔化提供焊接区域；
83.液流框110还设置有流道140，流道140相对于焊接部130呈中心对称，且流道140带有多个弯折；
84.膜电极组件的尺寸大小与安装部120相匹配。
85.作为本技术的一种可选实施方案，可选地，膜电极组件包括双极板和/或隔膜；双
极板和/或隔膜地材料与液流框的材料相同。
86.在此实施例中，液流框110整体呈板状结构，中间开设有安装部120，用于放置膜电极组件，需要说明的是，膜电极组件可以是双极板和/或隔膜，其中，安装部120周向还设有焊接部130，焊接部130呈矩形框状结构，实现双极板和/或隔膜受热熔化，与液流框110焊接的目的。需要说明的是，液流框110 为半透明高分子树脂材料，便于线性红外光源透过，且双极板和/或隔膜所选用的材质与液流框110相同，均为深色材料，具体的，当液流框110选用pe材料时，双极板和/或隔膜的基材也选用pe材料，当液流框选用pp材料时，双极板和/或隔膜的基材也选用pp材料。由此实现吸收红外光源的能量，受热熔化的目的。
87.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。