一种小流阻的轻量化液流电池的制作方法

本发明涉及液流电池，尤其涉及一种小流阻的轻量化液流电池。

背景技术：

1、液流电池是一种新的电化学储能系统，是一种利用某些元素(通常是金属)氧化状态下的能量差异来储存或释放能量，实现电化学转换。液流电池的液体电解质储存在外部储罐中，电解液通过同时流过所有电池和电池堆来充电和放电。

2、液流电池通过不同电解液离子相互转化实现电能的储存和释放，液流电池的储能活性物质与电极完全分开，储存于储罐中的电解液不会发生自放电，电堆只提供电化学反应的场所，储能活性物质溶于电解液，流动的电解液可把电池充电/放电过程产生的热量带走，避免由于电池发热而产生的电池结构损害甚至燃烧。

3、液流电池中电堆由双极板、碳电极、质子交换膜、集流板、电极边框、端板等部件组成，传统液流电池中电堆封装采用15根以上螺杆配合螺母的方式实现紧固，紧固时主要采用扭力扳手完成，既影响了封装载荷均匀性分布性，增加了电堆的重量与成本，又不利于轻量化与降本目标的实现。

4、为此，公开号为cn216288552u的专利文献，公开了一种液流电池，采用金属拉带封装结构作为紧固件、并采用弹性缓冲结构自由释放因外界作用引起的位移，虽然有利于提高液流电池电堆内部封装载荷分布的均匀性及实现轻量化，但是金属拉带封装结构及弹性缓冲结构存在结构复杂的缺陷。

5、如何在液流电池原有螺杆螺母紧固基础上实现轻量化，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种小流阻的轻量化液流电池，解决了现有技术中液流电池较重的问题，通过减少轻量化盖板组件的表面积和降低组装组件的数量实现液流电池轻量化。

2、本发明提供了一种小流阻的轻量化液流电池，包括：电堆模组、用于保护所述电堆模组的轻量化盖板组件、用于减小液流电池内流阻的组装组件；

3、所述轻量化盖板组件包括：设置在所述电堆模组上方且沿所述电堆模组长度方向依次连接的第一┤型板、第一连接板和第一├型板、设置在所述电堆模组下方且沿所述电堆模组长度方向依次连接的第二┤型板、第二连接板和第二├型板，所述第二┤型板对应所述第一┤型板设置，所述第二连接板对应所述第一连接板设置，所述第二├型板对应所述第一├型板设置；

4、所述组装组件包括：多根第一螺杆、多根第二螺杆和多个弹簧，多根所述第一螺杆紧固所述第一┤型板和所述第二┤型板，多根所述第二螺杆紧固所述第一├型板和所述第二┤型板；多个所述弹簧分成三组，第一组弹簧设置在所述第一┤型板与所述电堆模组的上表面之间，第二组弹簧设置在所述第一连接板与所述电堆模组的上表面之间，第三组弹簧设置在所述第一├型板与所述电堆模组的上表面之间，多个所述弹簧利于所述第一螺杆和所述第二螺杆对所述电堆模组平衡施加紧固作用力，所述弹簧缓冲紧固作用力使得组装好的所述轻量化液流电池未挤压所述电堆模组内部的流道。

5、在本发明的一些实施例中，所述电堆模组包括：用于充放电的电池堆、设置于所述电池堆顶面的进出液板、用于防护所述电池堆底面的护板；

6、所述电池堆位于所述进出液板和所述护板之间，所述进出液板接触所述第一┤型板、所述第一连接板和所述第一├型板，所述护板接触所述第二┤型板、所述第二连接板和所述第二├型板；

7、所述第一螺杆和所述第二螺杆形成框体，所述电池堆、所述进出液板和所述护板位于框体的内部；

8、第一组弹簧设置在所述第一┤型板与所述进出液板的上表面之间，第二组弹簧设置在所述第一连接板与所述进出液板的上表面之间，第三组弹簧设置在所述第一├型板与所述进出液板的上表面之间。

9、在本发明的一些实施例中，所述电池堆包括电极框和多节单电池，多节所述单电池相互堆叠，多节所述单电池的流道相互连通，所述电极框的流道与所述单电池的流道连通。

10、在本发明的一些实施例中，所述第一螺杆和所述第二螺杆紧固后通过多个所述弹簧让所述电堆模组内部的流道未发生挤压，减小电解液在所述电堆模组内部流道的流动阻力；

11、所述电极框上设置有用于减小流阻的小流阻单元，小流阻单元包括：设置于电极框供正极电解液进入的第一通孔、设置于电极框供正极电解液流出的第二通孔、设置于电极框供负极电解液进入的第三通孔、设置于电极框供负极电解液流出的第四通孔、设置于电极框的分流流道和设置于电极框的汇流流道，分流流道和汇流流道共同防止电解液的局部流动死区；

12、所述进出液板上开设有正极电解液入口、正极电解液出口、负极电解液入口和负极电解液出口，正极电解液入口对应第一通孔，正极电解液出口对应第二通孔，负极电解液入口对应第三通孔，负极电解液出口对应第四通孔。

13、在本发明的一些实施例中，分流流道包括一级分流流道、与一级分流流道连通的二级分流流道，一级分流流道连接第一通孔或第三通孔，二级分流流道连接正极电解液入口或负极电解液入口；一级分流流道由若干第一歧管连接而成，二级分流流道由若干第二歧管连接而成，若干第一歧管、若干第二歧管均随进液流动路径长度增加其内径逐渐增大；

14、汇流流道包括：一级汇流流道、与一级汇流流道连通的二级汇流流道、与二级汇流流道连通的三级汇流流道，一级汇流流道连接第二通孔或第四通孔，三级汇流流道连接正极电解液出口或负极电解液出口；二级汇流流道由若干第三歧管连接而成，若干第三歧管随出液流动路径长度增加其内径逐渐增大；三级汇流流道包括若干第四歧管，若干第四歧管沿所述电极框的长度方向依次设置，最外侧的第四歧管截面面积大于中间的第四歧管截面面积。

15、在本发明的一些实施例中，所述第一┤型板包括：与所述第一连接板连接的竖向板、从所述竖向板中部向远离所述第一连接板方向延伸的横向板，所述竖向板和所述横向板构成所述第一┤型板，所述竖向板具有两个端部，所述横向板具有一个端部，使得所述第一┤型板具有三个端部；所述第一连接板连接所述竖向板的中部，所述竖向板的两个端部各穿过1根螺杆，所述横向板的端部穿过2根螺杆；

16、所述第一┤型板、所述第一├型板、所述第二┤型板和所述第二├型板的结构相同。

17、在本发明的一些实施例中，所述竖向板的宽度与所述电堆模组的宽度相等，所述横向板的宽度大于所述电堆模组的一半宽度；

18、所述横向板的端部略伸出所述电堆模组，使得所述第一螺杆和所述第二螺杆位于所述电堆模组外部。

19、在本发明的一些实施例中，所述电堆模组包括：用于充放电的电池堆、设置于所述电池堆顶面的进出液板；

20、所述第一┤型板和所述进出液板相对表面分别设置有m个限位凹槽，所述第二┤型板和所述进出液板相对表面也分别设置有m个限位凹槽，m≥2；所述第一连接板和所述进出液板相对表面分别设置有至少2个限位凹槽；

21、所述弹簧有2m+2个；

22、所述弹簧的底端安装于所述进出液板的限位凹槽，所述弹簧的顶端安装于所述第一┤型板的限位凹槽、所述第一连接板的限位凹槽或所述第二┤型板的限位凹槽。

23、在本发明的一些实施例中，m＝3，所述第一┤型板上的3个限位凹槽呈等腰三角形排列；

24、所述进出液板上部分限位凹槽位于其中心位置。

25、在本发明的一些实施例中，还包括：用于盛放正极电解液的正极电解液储罐、用于盛放负极电解液的负极电解液储罐；

26、所述正极电解液储罐和所述负极电解液储罐均连通所述电堆模组。

27、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

28、1、本发明通过采用减少轻量化盖板组件的表面积和降低组装组件的数量，有效解决了现有技术中液流电池较重的问题，进而实现了液流电池轻量化。

29、2、本发明通过采用多个弹簧避免电堆模组内部流道挤压，有效解决了液流电池流阻较大的问题，进而实现了液流电池的小流阻。

30、3、本发明通过采用电极框上小流阻单元防止电解液的局部流动死区，有效解决了现有技术中流阻较大问题，进而实现了液流电池的小流阻。